JP2006165328A - Method for forming resist pattern - Google Patents

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武 岩井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a resist pattern in which a dense pattern is formed on a lower layer and a pattern is formed on an upper layer, and a mixing can be restricted. <P>SOLUTION: The method for forming the resist pattern contains the following steps (i) and (ii). In the step (i) a first resist layer is formed by use of a first negative type resist composition on a substrate for a selective exposure, and in the step (ii) a second resist layer is formed on the first resist layer by use of a second negative type resist composition or a positive type resist composition. After the selective exposure, the first resist layer and the second resist layer are concurrently developed to expose a part of an unexposed part of the first resist layer. As the second negative resist composition or positive resist composition, one which is dissolved in an organic solvent is used as the solvent which does not dissolve the first resist layer. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はレジストパターンの形成方法に関するものである。   The present invention relates to a resist pattern forming method.

近年、半導体素子や液晶表示素子の製造においては、リソグラフィー技術の進歩により急速にパターンの微細化が進んでいる。微細化の手法としては、一般に、露光光源の短波長化が行われている。具体的には、従来は、g線、i線に代表される紫外線が用いられていたが、現在では、KrFエキシマレーザーや、ArFエキシマレーザーを用いた半導体素子の量産が開始されている。また、これらエキシマレーザーより短波長のFエキシマレーザー、電子線、極紫外線やX線などについても検討が行われている。
また、微細な寸法のパターンを再現可能な高解像性の条件を満たすレジスト材料の1つとして、酸の作用によりアルカリ可溶性が変化するベース樹脂と、露光により酸を発生する酸発生剤を含有する化学増幅型レジスト組成物が知られている。化学増幅型レジスト組成物には、アルカリ可溶性樹脂と酸発生剤と架橋剤とを含有するネガ型と、酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂と酸発生剤とを含有するポジ型とがある。
In recent years, in the manufacture of semiconductor elements and liquid crystal display elements, pattern miniaturization has been rapidly progressing due to advances in lithography technology. As a technique for miniaturization, the wavelength of an exposure light source is generally shortened. Specifically, conventionally, ultraviolet rays typified by g-line and i-line have been used, but at present, mass production of semiconductor elements using a KrF excimer laser or an ArF excimer laser has started. Further, F 2 excimer laser having a shorter wavelength than these excimer lasers, electron beams, also consider such extreme ultraviolet radiation and X-rays have been made.
In addition, as one of the resist materials that satisfy the high resolution conditions that can reproduce patterns with fine dimensions, it contains a base resin whose alkali solubility changes due to the action of acid and an acid generator that generates acid upon exposure. A chemically amplified resist composition is known. The chemically amplified resist composition includes a negative type containing an alkali-soluble resin, an acid generator and a crosslinking agent, and a positive type containing a resin whose alkali solubility is increased by the action of an acid and an acid generator. .

例えばArFエキシマレーザーリソグラフィー等において使用されるレジストのベース樹脂としては、193nm付近における透明性に優れることから、(メタ)アクリル酸から誘導される構成単位等を有する樹脂(アクリル系樹脂)が主流となっている(特許文献1等)。   For example, as a resist base resin used in ArF excimer laser lithography or the like, a resin (acrylic resin) having a structural unit derived from (meth) acrylic acid is mainly used because of excellent transparency near 193 nm. (Patent Document 1 etc.).

そして、この様な化学増幅型レジスト組成物を用いてレジストパターンを形成する際には、例えばレジスト組成物を用いて基板上にレジスト層を形成する工程、前記レジスト層を選択的露光する工程、露光後加熱処理(PEB処理)する工程、前記レジスト層を現像してレジストパターンを形成する工程を行う。
また、レジストパターンの形成においては、例えばひとつの基板上にライン状、ホール状などのパターンを形成する際に、隣接するパターンの間隔が狭い密パターンと、隣接するパターンの間隔が広い疎パターンとを形成する場合がある。
And when forming a resist pattern using such a chemically amplified resist composition, for example, a step of forming a resist layer on a substrate using a resist composition, a step of selectively exposing the resist layer, A step of post-exposure heat treatment (PEB treatment) and a step of developing the resist layer to form a resist pattern are performed.
In forming a resist pattern, for example, when forming a pattern such as a line or hole on a single substrate, a dense pattern with a narrow interval between adjacent patterns and a sparse pattern with a wide interval between adjacent patterns May form.

近年、デバイスの複雑化、高密度化に伴い、この様に異なるパターンをひとつの基板上に精度よく形成することが求められている。
しかし、従来のレジストパターンの形成においては疎パターンを形成する際の焦点深度幅(DOF)が、密パターンを形成する際のDOFに対して、狭くなる傾向があるという問題があった。
In recent years, with the increasing complexity and density of devices, it is required to form such different patterns with high accuracy on a single substrate.
However, the conventional resist pattern formation has a problem that the depth of focus (DOF) when forming a sparse pattern tends to be narrower than the DOF when forming a dense pattern.

そこで、特許文献2には、例えば密パターンを形成した第1のレジスト層(下層)の上に、第2のレジスト層(上層)を積層して前記密パターンを埋め込み、ついで、この上層に前記密パターンとは異なるパターンを形成して、下層の密パターンの一部を露出させ、かつ残りの密パターンを埋め込んだ状態とする技術が開示されている。すなわち、上層のパターンは、下層に形成された一部のパターンを埋め込む様に形成する。
例えば上層のパターンは下層に形成されたパターンよりも大きなサイズで形成する。より具体的には、例えば上下層にホールパターンを形成する場合、上層には、下層の密パターンに形成されるホールの直径より大きいパターンを形成し、かつこれら上下層のホールパターンが連結する様に形成する。すると、上層のホールパターンが形成された範囲においては、下層の密パターンを露出させることができる。そして、上層を除去しない範囲においては、下層の密パターンの一部が埋め込まれた状態となる。
この様にすると、基板の上の一部には、下層に形成されたパターンと、これに連続する上層に形成されたパターンとからなる疎パターンが形成される。すなわち、このパターンにおいては、その下層に形成された密パターンを利用しているため、基板に接触する下層のパターンが所望のサイズで形成され、かつDOF特性を満足した疎パターンが得られる。
この様にしてひとつの基板の上に、密パターンと疎パターンとが混在するレジストパターンを形成できる。
その結果、密パターンと疎パターンのDOF特性のばらつきによる問題を抑制することができる。
特開2003−167347号公報 米国公開公報US2003−0104319A1
Therefore, in Patent Document 2, for example, a second resist layer (upper layer) is stacked on a first resist layer (lower layer) on which a dense pattern is formed, and the dense pattern is embedded therein, and then the upper layer includes the above-described dense pattern. A technique is disclosed in which a pattern different from the dense pattern is formed, a part of the dense pattern in the lower layer is exposed, and the remaining dense pattern is embedded. That is, the upper layer pattern is formed so as to embed a part of the pattern formed in the lower layer.
For example, the upper layer pattern is formed in a larger size than the pattern formed in the lower layer. More specifically, for example, when hole patterns are formed in the upper and lower layers, a pattern larger than the diameter of holes formed in the dense pattern in the lower layer is formed in the upper layer, and the hole patterns in the upper and lower layers are connected. To form. Then, in the range where the upper hole pattern is formed, the lower dense pattern can be exposed. And in the range which does not remove an upper layer, it will be in the state where a part of dense pattern of the lower layer was embedded.
In this way, a sparse pattern composed of a pattern formed in the lower layer and a pattern formed in the upper layer continuous with the pattern is formed on a part of the substrate. That is, since this pattern uses a dense pattern formed in the lower layer, a lower layer pattern in contact with the substrate is formed in a desired size, and a sparse pattern satisfying the DOF characteristics can be obtained.
In this way, a resist pattern in which a dense pattern and a sparse pattern are mixed can be formed on one substrate.
As a result, problems due to variations in the DOF characteristics between the dense pattern and the sparse pattern can be suppressed.
JP 2003-167347 A US Publication No. US2003-0104319A1

しかしながら、上述の下層に密パターンを形成し、上層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法においては、上下層の界面でミキシングが生じるという問題がある。ミキシングとは、両方のレジスト層が溶解し合う現象をいう。   However, in the resist pattern forming method in which a dense pattern is formed in the lower layer and a pattern different from the lower layer is formed in the upper layer, there is a problem that mixing occurs at the interface between the upper and lower layers. Mixing refers to a phenomenon in which both resist layers are dissolved.

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、下層に密パターンを形成し、上層に下層と異なるパターンを形成するレジストパターンの形成方法において、ミキシングを抑制できるレジストパターンの形成方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a resist pattern forming method capable of suppressing mixing in a resist pattern forming method in which a dense pattern is formed in a lower layer and a pattern different from the lower layer is formed in an upper layer. This is the issue.

上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
第1の態様は、下記(i)〜(ii)の工程
(i)基板上に第1のネガ型レジスト組成物を用いて第1のレジスト層を形成し、密パターンを形成する為に選択的に露光する工程
(ii)該第1のレジスト層の上に第2のネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物を用いて第2のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、第1のレジスト層と第2のレジスト層を同時に現像して、前記第1のレジスト層の未露光部の一部を露出させる工程
を含むレジストパターンの形成方法であって、
前記第2のネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物として、第1のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解したネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法である。
第2の態様は、下記(i’)〜(ii’)の工程
(i’)基板上にネガ型レジスト組成物を用いて第1のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して該第1のレジスト層に密パターンを形成する工程
(ii’)該第1のレジスト層の密パターン上に第2のネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物を用いて第2のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して前記密パターンの一部を埋め込む工程
を含むレジストパターンの形成方法であって、
前記第2のネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物として、第1のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解したネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法である。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
The first mode is selected in order to form a dense pattern by forming a first resist layer on the substrate using the first negative resist composition in steps (i) to (ii) below (i) (Ii) forming a second resist layer on the first resist layer using a second negative resist composition or a positive resist composition, and selectively exposing, A method for forming a resist pattern, comprising: simultaneously developing a first resist layer and a second resist layer to expose a part of an unexposed portion of the first resist layer,
A resist pattern comprising a negative resist composition or a positive resist composition dissolved in an organic solvent that does not dissolve the first resist layer as the second negative resist composition or the positive resist composition. It is the formation method.
In the second aspect, steps (i ′) to (ii ′) below (i ′) a first resist layer is formed on a substrate using a negative resist composition, selectively exposed, and then developed. And forming a dense pattern on the first resist layer (ii ′) using a second negative resist composition or a positive resist composition on the dense pattern of the first resist layer. Forming a resist layer, selectively exposing, developing, and embedding a portion of the dense pattern;
A resist pattern comprising a negative resist composition or a positive resist composition dissolved in an organic solvent that does not dissolve the first resist layer as the second negative resist composition or the positive resist composition. It is the formation method.

なお、「露光」とは光の照射のみならず、電子線の照射等の放射線の照射全体を包括する概念とする。   Note that the term “exposure” includes not only light irradiation but also general irradiation of radiation such as electron beam irradiation.

本発明においては、下層に密パターンを形成し、上層にパターンを形成するレジストパターンの形成方法において、ミキシングを抑制できるレジストパターン形成方法を提供することができる。   The present invention can provide a resist pattern forming method capable of suppressing mixing in a resist pattern forming method in which a dense pattern is formed in a lower layer and a pattern is formed in an upper layer.

[第1の態様]
第1の態様は、下記(i)〜(ii)の工程
(i)基板上に第1のネガ型レジスト組成物を用いて第1のレジスト層を形成し、密パターンを形成する為に選択的に露光する工程
(ii)該第1のレジスト層の上に第2のネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物を用いて第2のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、第1のレジスト層と第2のレジスト層を同時に現像して、前記第1のレジスト層の未露光部の一部を露出させる工程
を含むレジストパターンの形成方法であって、
前記第2のネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物として、第1のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解したネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法である。
[First embodiment]
The first mode is selected in order to form a dense pattern by forming a first resist layer on the substrate using the first negative resist composition in steps (i) to (ii) below (i) (Ii) forming a second resist layer on the first resist layer using a second negative resist composition or a positive resist composition, and selectively exposing, A method for forming a resist pattern, comprising: simultaneously developing a first resist layer and a second resist layer to expose a part of an unexposed portion of the first resist layer,
A resist pattern comprising a negative resist composition or a positive resist composition dissolved in an organic solvent that does not dissolve the first resist layer as the second negative resist composition or the positive resist composition. It is the formation method.

ここで、密パターンとは、ライン状、ホール状などのパターンを形成する際に、隣接するパターンの間隔が狭いことを示す。具体的には、例えばパターンの断面において、パターンの幅に対する、隣接するパターンまでの間隔の比が、好ましくは1以下、特に好ましくは0.9以下、さらには0.8以下であるものである。下限値は実質的には0.5以上である。なお、ホール状パターンにおけるパターンの幅とは、レジスト層が除去される範囲を示すものとし、例えばホールパターンのホールの直径を示す。ライン状パターンにおけるパターン幅とは、ラインの幅を示す。
疎パターンは、密パターンよりも隣接するパターンの間隔が広いものである。具体的には、例えばパターンの断面において、パターンの幅に対する、隣接するパターンどうしの間隔の比が、好ましくは2以上、特に好ましくは3以上、さらには5以上であるものである。上限値は実質的には10以下である。
なお、パターンの幅や間隔は、基板とレジスト層との界面付近のサイズを示す。
Here, the dense pattern indicates that the interval between adjacent patterns is narrow when a pattern such as a line shape or a hole shape is formed. Specifically, for example, in the cross section of the pattern, the ratio of the distance to the adjacent pattern with respect to the width of the pattern is preferably 1 or less, particularly preferably 0.9 or less, and even 0.8 or less. . The lower limit is substantially 0.5 or more. Note that the width of the pattern in the hole-shaped pattern indicates a range in which the resist layer is removed, for example, the diameter of the hole in the hole pattern. The pattern width in the line pattern indicates the width of the line.
The sparse pattern has a larger interval between adjacent patterns than the dense pattern. Specifically, for example, in the cross section of the pattern, the ratio of the interval between adjacent patterns to the width of the pattern is preferably 2 or more, particularly preferably 3 or more, and even 5 or more. The upper limit value is substantially 10 or less.
The width and interval of the pattern indicate the size near the interface between the substrate and the resist layer.

図1(a)は第1の態様の手順の例(以下、プロセス1という)のフローを示したものである。図2はプロセス1の説明図(断面図)である。図4はプロセスを経て密パターンと疎パターンを形成した後の状態を示した平面図である。   FIG. 1A shows a flow of an example of the procedure of the first aspect (hereinafter referred to as process 1). FIG. 2 is an explanatory diagram (cross-sectional view) of the process 1. FIG. 4 is a plan view showing a state after forming a dense pattern and a sparse pattern through a process.

プロセス1においては、以下の工程を順次行う。   In the process 1, the following steps are sequentially performed.

(i−1)第1のネガ型レジスト組成物塗布工程
塗布装置を用いて、基板1上に、露光により酸を発生する酸発生剤成分(以下、「酸発生剤」ということがある)を含む化学増幅型のネガ型レジスト組成物(第1のネガ型レジスト組成物)を塗布する(図2(a)参照)。
(I-1) First negative resist composition coating step Using a coating apparatus, an acid generator component that generates an acid by exposure on the substrate 1 (hereinafter sometimes referred to as an “acid generator”). The chemical amplification type negative resist composition (first negative resist composition) is applied (see FIG. 2A).

(i−2)PAB(プレベーク)工程
塗布したレジスト膜を加熱処理して、第1のレジスト層2を形成する(図2(a)参照)。
加熱条件は例えば80〜150℃、40〜120秒(好ましくは60〜90秒)程度である。
第1のレジスト層2の厚さは例えば0.05〜1.0μm程度であり、好ましくは0.1〜0.5μmである。
(I-2) PAB (Pre-Bake) Step The applied resist film is heated to form the first resist layer 2 (see FIG. 2A).
The heating conditions are, for example, about 80 to 150 ° C. and 40 to 120 seconds (preferably 60 to 90 seconds).
The thickness of the first resist layer 2 is, for example, about 0.05 to 1.0 μm, and preferably 0.1 to 0.5 μm.

(i−3)露光工程
第1のレジスト層2を密パターンを形成する為に選択的に露光する。(図2(a)参照)。
なお、「露光部」とは露光された範囲をいうものとする。「未露光部」とは露光されていない範囲をいうものとする。
すなわち、密パターン用のマスク(レチクル)3を用いて、第1のレジスト層2を選択的露光することで、露光部2a’、未露光部2bが形成される。
なお、図2(a)は、ホールパターンが、パターンの幅Dと間隔Lとが約1:1のサイズで形成された密パターンを形成する露光を施す例である。
すなわち、図4に示す様に、第1のレジスト層2には、パターンの幅Dの未露光部2bが現像(溶解)して形成される複数のホール2aが間隔Lで密に配置された密パターンを形成するように選択的露光が施される。
露光に用いる波長は、特に限定されず、ArFエキシマレーザー、KrFエキシマレーザー、Fエキシマレーザー、EUV(極紫外線)、VUV(真空紫外線)、EB(電子線)、X線、軟X線などの放射線を用いて行うことができるが、ArFエキシマレーザーが好適である(以下の露光工程についても同様である)。
(I-3) Exposure Step The first resist layer 2 is selectively exposed to form a dense pattern. (See FIG. 2 (a)).
The “exposure portion” refers to an exposed range. The “unexposed portion” refers to an unexposed range.
That is, the exposed portion 2a ′ and the unexposed portion 2b are formed by selectively exposing the first resist layer 2 using a mask (reticle) 3 for a dense pattern.
FIG. 2A shows an example in which the hole pattern is exposed to form a dense pattern in which the pattern width D 1 and the interval L 1 are formed with a size of about 1: 1.
That is, as shown in FIG. 4, the first resist layer 2, densely disposed a plurality of holes 2a are at intervals L 1 of the unexposed portions 2b of the width D 1 of the pattern is formed by developing (dissolving) Selective exposure is performed to form a dense pattern.
The wavelength used for the exposure is not particularly limited, and ArF excimer laser, KrF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (extreme ultraviolet), VUV (vacuum ultraviolet), EB (electron beam), X-ray, soft X-ray, etc. Although it can be performed using radiation, an ArF excimer laser is preferable (the same applies to the following exposure steps).

(i−4)PEB(露光後加熱処理)工程
選択的露光を行った第1のレジスト層2を加熱処理して、第1のレジスト層2中の酸発生剤から発生する酸成分を適度に拡散させ、露光部2a’をネガ化させる。
加熱条件は例えば80〜150℃、40〜120秒(好ましくは60〜90秒)程度である。
(I-4) PEB (post-exposure heat treatment) step The first resist layer 2 subjected to selective exposure is subjected to a heat treatment, and an acid component generated from the acid generator in the first resist layer 2 is appropriately adjusted. The exposure portion 2a ′ is made negative by diffusing.
The heating conditions are, for example, about 80 to 150 ° C. and 40 to 120 seconds (preferably 60 to 90 seconds).

(ii−1)第2のネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物の塗布工程
塗布装置を用いて、第1のレジスト層2の上に酸発生剤を含む化学増幅型のネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物を塗布する(図2(b)参照)。
この例においては、ネガ型レジスト組成物を塗布する。
なお、第1のネガ型レジスト組成物、第2のネガ型レジスト組成物とは、第1のレジスト層2を形成するネガ型レジスト組成物と、第2のレジスト層12を形成するネガ型レジスト組成物とを便宜上区別するために用いる用語である。
(Ii-1) Application Step of Second Negative Resist Composition or Positive Resist Composition Using a coating apparatus, a chemically amplified negative resist composition containing an acid generator on the first resist layer 2 Or a positive resist composition is applied (see FIG. 2B).
In this example, a negative resist composition is applied.
The first negative resist composition and the second negative resist composition are a negative resist composition for forming the first resist layer 2 and a negative resist for forming the second resist layer 12. It is a term used to distinguish the composition from the convenience.

(ii−2)PAB(プレベーク)工程
塗布したレジスト膜を加熱処理して、第2のレジスト層12を形成する(図2(b)参照)。
加熱条件は例えば80〜150℃、40〜120秒(好ましくは60〜90秒)程度である。
第2のレジスト層12の厚さは例えば0.05〜1.0μm程度であり、好ましくは0.1〜0.5μmである。
(Ii-2) PAB (Pre-Bake) Step The applied resist film is heated to form the second resist layer 12 (see FIG. 2B).
The heating conditions are, for example, about 80 to 150 ° C. and 40 to 120 seconds (preferably 60 to 90 seconds).
The thickness of the second resist layer 12 is, for example, about 0.05 to 1.0 μm, and preferably 0.1 to 0.5 μm.

(ii−3)露光工程
第2のレジスト層12に露光を施す。
すなわち、所望のマスク(レチクル)13を用いて、第2のレジスト層12を選択的露光すると、露光部12a’、未露光部12bが形成される(図2(b)参照)。
なお、図2(b)は、ホールパターンが、パターンの幅Dと間隔Lとが約1:2のサイズで形成された疎パターンを形成する露光を施す例である。
すなわち、図4に示す様に、図面中、左右の端部に位置する領域21は露光されず、かつこれらに挟まれた領域22においては、第2のレジスト層12に、パターンの幅Dの未露光部12bが現像(溶解)して形成されるホール12aが、間隔Lで配置される様なマスク13を用いて選択的露光を施す。
なお、図2(b)、図2(c)、図4に示す様に、疎パターンのホール12aの直径(パターンの幅)Dは、第1のレジスト層2に形成されるホール2aの直径(パターンの幅)Dより大きく設計されている。そして、ホール12aはその直下に形成されるホール2aを含む範囲に形成される。
(Ii-3) Exposure Step The second resist layer 12 is exposed.
That is, when the second resist layer 12 is selectively exposed using a desired mask (reticle) 13, an exposed portion 12a ′ and an unexposed portion 12b are formed (see FIG. 2B).
FIG. 2B shows an example in which the hole pattern is exposed to form a sparse pattern in which the pattern width D 2 and the interval L 2 are formed with a size of about 1: 2.
That is, as shown in FIG. 4, the region 21 located at the left and right ends in the drawing is not exposed, and in the region 22 sandwiched between these, the second resist layer 12 has a pattern width D 2. hole 12a unexposed portion 12b of is formed by developing (dissolving) is subjected to selective exposure using a mask 13 such as are arranged at intervals L 2.
Incidentally, as shown in FIG. 2 (b), FIG. 2 (c), the Figure 4, the sparse diameter of the pattern of holes 12a (width of the pattern) D 2 is the hole 2a formed in the first resist layer 2 It is designed larger than the diameter (pattern width) D 1. The hole 12a is formed in a range including the hole 2a formed immediately below the hole 12a.

(ii−4)PEB(露光後加熱処理)工程
選択的露光を行った第2のレジスト層12を、加熱処理して第2のレジスト層12中の酸発生剤から発生する酸成分を適度に拡散させ、露光部12a’をネガ化させる(図2(b)参照)。
加熱条件は例えば80〜150℃、40〜120秒(好ましくは60〜90秒)程度である。
(Ii-4) PEB (post-exposure heat treatment) step The second resist layer 12 subjected to the selective exposure is subjected to a heat treatment so that an acid component generated from the acid generator in the second resist layer 12 is appropriately treated. It diffuses and the exposed portion 12a ′ is made negative (see FIG. 2B).
The heating conditions are, for example, about 80 to 150 ° C. and 40 to 120 seconds (preferably 60 to 90 seconds).

(ii−5)第1のレジスト層と第2のレジスト層の現像工程
第1のレジスト層2と第2のレジスト層12の積層体を現像処理する。現像処理には、例えば0.1〜10質量%(好ましくは0.5〜5質量%)濃度のTMHA水溶液(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液)が用いられる。
現像処理を行うと、図4に示す領域22では、図2(c)に示す様に、まず第2のレジスト層12の未露光部12bが除去されて疎パターンのホール12aが形成される。そして、このホール12aから侵入した現像液が、ホール12aの底面を構成している第1のレジスト層2に接触することにより、第1のレジスト層2の未露光部2bが現像され、除去されて露出する。これによりホール12aの直下のホール2aが形成される。そして、その結果、ホール2aとホール12aとが連続する疎のホールパターンが形成される。
また、領域21では、選択的露光の際に光を当てていない為、第2のレジスト層12が現像液で現像され、第1のレジスト層2に形成された密パターンの未露光部2bが現像されて、ホール2aが形成される。
(Ii-5) Development process of first resist layer and second resist layer A laminate of the first resist layer 2 and the second resist layer 12 is developed. For the development processing, for example, a TMHA aqueous solution (tetramethylammonium hydroxide aqueous solution) having a concentration of 0.1 to 10% by mass (preferably 0.5 to 5% by mass) is used.
When the development process is performed, in the region 22 shown in FIG. 4, as shown in FIG. 2C, first, the unexposed portion 12b of the second resist layer 12 is removed to form a sparsely patterned hole 12a. Then, the developer entering from the hole 12a comes into contact with the first resist layer 2 constituting the bottom surface of the hole 12a, whereby the unexposed portion 2b of the first resist layer 2 is developed and removed. Exposed. As a result, a hole 2a immediately below the hole 12a is formed. As a result, a sparse hole pattern in which the holes 2a and the holes 12a are continuous is formed.
In the region 21, since the light is not irradiated during the selective exposure, the second resist layer 12 is developed with a developer, and the dense pattern unexposed portion 2 b formed in the first resist layer 2 Development is performed to form holes 2a.

すなわち、領域22において、ホール2aは、広いDOF特性を確保できる密パターンで形成されているため、所望のサイズで正確に形成することができる。そして、疎のホール12aは、第1のレジスト層2に形成された密パターンの一部のホール2a上に形成される。
すなわち、この方法は、現像により下層の第1のレジスト層2で形成した広いDOFの密パターンの一部を露出させてパターニングし、疎のパターンとして利用するものである。
下層の第1のレジスト層2に初めから疎のパターンを形成しても、広いDOF特性を確保することができないが、上述の工程を経ることにより、広いDOF特性を有する疎パターンを得ることができる。
なお、上層の第2のレジスト層12のDOF特性については、下層(第1のレジスト層2)に形成されるパターン程、高い特性は要求されない。これは、ホール2aとホール12aとが連続する疎のホールパターンにおいて重要となるのは、下層2のホール2aであるからである。なぜなら、基板をエッチングする際には、下層2のパターンが転写される為である(基板に転写する際は、下層2のパターンに依存する)。
That is, in the region 22, the hole 2 a is formed in a dense pattern that can ensure a wide DOF characteristic, and thus can be accurately formed in a desired size. The sparse holes 12 a are formed on a part of the holes 2 a of the dense pattern formed in the first resist layer 2.
That is, in this method, a part of the wide DOF dense pattern formed in the lower first resist layer 2 is exposed and patterned by development, and used as a sparse pattern.
Even if a sparse pattern is formed on the first resist layer 2 as a lower layer from the beginning, a wide DOF characteristic cannot be ensured, but a sparse pattern having a wide DOF characteristic can be obtained through the above-described steps. it can.
Note that the DOF characteristics of the upper second resist layer 12 are not required to be as high as the pattern formed in the lower layer (first resist layer 2). This is because the hole 2a in the lower layer 2 is important in a sparse hole pattern in which the holes 2a and 12a are continuous. This is because the pattern of the lower layer 2 is transferred when the substrate is etched (depending on the pattern of the lower layer 2 when transferred to the substrate).

この様にしてひとつの基板上に同じDOF特性を有する密パターンの領域21と疎パターンの領域22とが両方形成された、いわゆる疎密混在パターンが得ることができる。   In this manner, a so-called sparse / dense mixed pattern in which both a dense pattern region 21 and a sparse pattern region 22 having the same DOF characteristic are formed on one substrate can be obtained.

なお、第2のレジスト層12を形成する際に、ポジ型レジスト組成物を用いた場合と、上述の第2のネガ型レジスト組成物の例と異なるのは、第2のレジスト層12を露光する際に用いるマスクの光の透過部分(露光部分)と光の遮断部分(未露光部分)を反転させ、露光部分を現像液により除去する点であり、その他は同様である。   When the second resist layer 12 is formed, the case where the positive resist composition is used is different from the example of the second negative resist composition described above in that the second resist layer 12 is exposed. The light transmitting portion (exposed portion) and the light blocking portion (unexposed portion) of the mask used in the process are reversed, and the exposed portion is removed with a developer.

本発明の方法においては、第2のレジスト層12を形成するために用いるレジスト組成物として、特定のネガ型レジスト組成物またはポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とする。これらの材料については、第2の態様と共通であるので、第2の態様の工程例を説明した後にまとめて説明する。   In the method of the present invention, a specific negative resist composition or a positive resist composition is used as the resist composition used for forming the second resist layer 12. Since these materials are the same as those in the second aspect, they will be described together after explaining the process example of the second aspect.

[第2の態様]
第2の態様は、下記(i’)〜(ii’)の工程
(i’)基板上にネガ型レジスト組成物を用いて第1のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して該第1のレジスト層に密パターンを形成する工程
(ii’)該第1のレジスト層の密パターン上に第2のネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物を用いて第2のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して前記密パターンの一部を埋め込む工程
を含むレジストパターンの形成方法であって、
前記第2のネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物として、第1のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解したネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法である。
[Second embodiment]
In the second aspect, steps (i ′) to (ii ′) below (i ′) a first resist layer is formed on a substrate using a negative resist composition, selectively exposed, and then developed. And forming a dense pattern on the first resist layer (ii ′) using a second negative resist composition or a positive resist composition on the dense pattern of the first resist layer. Forming a resist layer, selectively exposing, developing, and embedding a portion of the dense pattern;
A resist pattern comprising a negative resist composition or a positive resist composition dissolved in an organic solvent that does not dissolve the first resist layer as the second negative resist composition or the positive resist composition. It is the formation method.

図1(b)は第2の態様の手順の例(以下、プロセス2という)のフローを示したものである。図3はプロセス2の説明図(断面図)である。図4はプロセスを経て密パターンと疎パターンを形成した後の状態を示した平面図である。   FIG. 1B shows a flow of an example of the procedure of the second aspect (hereinafter referred to as process 2). FIG. 3 is an explanatory diagram (cross-sectional view) of the process 2. FIG. 4 is a plan view showing a state after forming a dense pattern and a sparse pattern through a process.

プロセス2においては、以下の工程を順次行う。
(i’−1)第1のネガ型レジスト組成物塗布工程
第1の態様の(i−1)と同様である(図3(a)参照)。
(i’−2)PAB(プレベーク)工程
第1の態様の(i−2)と同様である(図3(a)参照)。
(i’−3)露光工程
第1の態様の(i−3)と同様である(図3(a)参照)。
(i’−4)PEB(露光後加熱処理)工程
第1の態様の(i−4)と同様である(図3(a)参照)。
In the process 2, the following steps are sequentially performed.
(I′-1) First negative resist composition coating step The same as (i-1) in the first embodiment (see FIG. 3A).
(I′-2) PAB (pre-baking) step This is the same as (i-2) in the first embodiment (see FIG. 3A).
(I′-3) Exposure Step This is the same as (i-3) in the first aspect (see FIG. 3A).
(I′-4) PEB (post-exposure heat treatment) step This is the same as (i-4) in the first embodiment (see FIG. 3A).

(i’−5)第1のレジスト層の現像工程
第1のレジスト層2を現像処理する。現像処理には、例えば0.1〜10質量%(好ましくは0.5〜5質量%)濃度のTMHA水溶液(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液)が用いられる。
現像処理を行うと、図3(b)に示す様に未露光部2bが除去されて、第1のレジスト層2には、パターンの幅Dと間隔Lとが約1:1のサイズで設計された複数のホール2aを有する密パターンが得られる。
すなわち、図4に示す様に、第1のレジスト層2の全面に、パターンの幅Dのホール2aが、間隔Lで密に配置された密パターンが形成される。
(I′-5) First resist layer development step The first resist layer 2 is developed. For the development processing, for example, a TMHA aqueous solution (tetramethylammonium hydroxide aqueous solution) having a concentration of 0.1 to 10% by mass (preferably 0.5 to 5% by mass) is used.
When development processing is performed, is removed unexposed portion 2b as shown in FIG. 3 (b), the first resist layer 2, the width of the pattern D 1 and spacing L 1 Togayaku 1: 1 size A dense pattern having a plurality of holes 2a designed in (1) is obtained.
That is, as shown in FIG. 4, the first resist layer 2 entirely, hole 2a of the width D 1 of the pattern is dense patterns are densely arranged at intervals L 1 is formed.

(ii’−1)第2のネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物の塗布工程
図3(c)に示す様に、塗布装置を用いて、密パターンが形成された第1のレジスト層2の上に酸発生剤を含む化学増幅型の第2のネガ型レジスト組成物またはポジ型レジスト組成物を塗布する。
この例においては、ネガ型レジスト組成物を塗布する。
なお、第1のネガ型レジスト組成物、第2のネガ型レジスト組成物とは、第1のレジスト層2を形成するネガ型レジスト組成物と、第2のレジスト層12を形成するネガ型レジスト組成物とを便宜上区別するために用いる用語である。
すると、ホール2aの中にネガ型レジスト組成物が充填され、ホール2aが埋め込まれ、その上にレジスト膜が形成され、第1のレジストパターン層2に形成されたレジストパターンはレジスト膜によって被覆される。
(Ii'-1) Second negative resist composition or positive resist composition coating step As shown in FIG. 3C, a first resist layer in which a dense pattern is formed using a coating apparatus. A chemically amplified second negative resist composition or a positive resist composition containing an acid generator is applied onto 2.
In this example, a negative resist composition is applied.
The first negative resist composition and the second negative resist composition are a negative resist composition for forming the first resist layer 2 and a negative resist for forming the second resist layer 12. It is a term used to distinguish the composition from the convenience.
Then, the negative resist composition is filled in the hole 2a, the hole 2a is buried, a resist film is formed thereon, and the resist pattern formed on the first resist pattern layer 2 is covered with the resist film. The

(ii’−2)PAB(プレベーク)工程
塗布したレジスト膜を加熱処理して、第2のレジスト層12を形成する(図3(c)参照)。
加熱温度は例えば80〜150℃、40〜120秒(好ましくは60〜90秒)程度である。
第2のレジスト層12の厚さ(第1のレジスト層2の表面から第2のレジスト層12の表面までの長さ)は例えば0.05〜1.0μm程度であり、好ましくは0.1〜0.5μm程度である。
(Ii′-2) PAB (Pre-Bake) Step The applied resist film is heat-treated to form the second resist layer 12 (see FIG. 3C).
The heating temperature is, for example, about 80 to 150 ° C. and 40 to 120 seconds (preferably 60 to 90 seconds).
The thickness of the second resist layer 12 (the length from the surface of the first resist layer 2 to the surface of the second resist layer 12) is, for example, about 0.05 to 1.0 μm, preferably 0.1. About 0.5 μm.

(ii’−3)露光工程
第2のレジスト層12に露光を施す。
すなわち、所望ののマスク(レチクル)13を用いて、第2のレジスト層12を選択的露光する。
なお、図3(c)は、ホールパターンが、パターンの幅Dと間隔Lとが約1:2のサイズで形成された疎パターンを形成する露光を施す例である。
すなわち、この例においても、第1の態様と同じマスクを用いて同じ範囲を露光し、図4に示す様に、領域21は露光せず、領域22において、第2のレジスト層12を、パターンの幅Dのホール12aが間隔Lで配置される様に選択的露光すると、露光部12a’、未露光部12bが形成される。
なお、図3(c)、図4に示す様に、疎パターンのホール12aの直径(パターンの幅)Dは、第1のレジスト層2に形成されるホール2aの直径(パターンの幅)Dより大きく設計されている。そして、ホール12aはその直下に形成されているホール2aを含む範囲に形成される。
(Ii′-3) Exposure Step The second resist layer 12 is exposed.
In other words, the second resist layer 12 is selectively exposed using a desired mask (reticle) 13.
FIG. 3C shows an example in which the hole pattern is exposed to form a sparse pattern in which the pattern width D 2 and the interval L 2 are formed with a size of about 1: 2.
That is, also in this example, the same range is exposed using the same mask as in the first embodiment, and the region 21 is not exposed as shown in FIG. 4, and the second resist layer 12 is patterned in the region 22. If hole 12a of the width D 2 of selectively exposing as will be spaced L 2, the exposure unit 12a ', the unexposed portion 12b is formed.
As shown in FIGS. 3C and 4, the diameter (pattern width) D 2 of the sparsely patterned holes 12 a is the diameter (pattern width) of the holes 2 a formed in the first resist layer 2. D is designed larger than 1. The hole 12a is formed in a range including the hole 2a formed immediately below the hole 12a.

(ii’−4)PEB(露光後加熱処理)工程
選択的露光を行った第2のレジスト層12を、加熱処理して第2のレジスト層12中の酸発生剤から発生する酸成分を適度に拡散させつつ、ネガ化させる(図3(c)参照)。
加熱温度は例えば80〜150℃、40〜120秒(好ましくは60〜90秒)程度である。
(Ii′-4) PEB (post-exposure heat treatment) step The second resist layer 12 subjected to selective exposure is heat-treated to moderately generate an acid component generated from the acid generator in the second resist layer 12. While being diffused, it is made negative (see FIG. 3C).
The heating temperature is, for example, about 80 to 150 ° C. and 40 to 120 seconds (preferably 60 to 90 seconds).

(ii’−5)第2のレジスト層の現像工程
第1のレジスト層2と第2のレジスト層12の積層体を現像処理すると、図4に示す領域22では、図3(d)に示す様に、第2のレジスト層12の未露光部12bが除去されて疎パターンのホール12aが形成される。
これにより、領域22では、ホール12aとその直下のホール2aとが連続する疎のホールパターンが形成される。また、領域21では、選択的露光の際に光を当てていない為、第2のレジスト層12が現像液で現像され、第1のレジスト層2の密パターンを埋め込んでいた第2のネガ型レジスト組成物も同時に除去され、ホール2aが形成される。
すなわち、この方法は第1のレジスト層2に形成した広いDOFの密パターンを、第2のレジスト層12で埋め込み、選択的に露光して現像し、第2レジスト層12の一部を除去して、密パターンの一部を露出させることにより、この密パターンを疎のパターンとして利用するものである。なお、密パターンにおいて、第2のレジスト層12を除去しない部分は、第2のレジスト層12で埋め込まれた状態となる。
下層の第1のレジスト層2に初めから疎のパターンを形成しても広いDOF特性を確保することができないが、上述の工程を経ることにより、広いDOFの疎パターンを得ることができる。
(Ii′-5) Development Step of Second Resist Layer When the laminate of the first resist layer 2 and the second resist layer 12 is developed, the region 22 shown in FIG. 4 is shown in FIG. Similarly, the unexposed portion 12b of the second resist layer 12 is removed to form a sparsely patterned hole 12a.
As a result, in the region 22, a sparse hole pattern in which the holes 12a and the holes 2a immediately below are continuous is formed. In the region 21, since the second resist layer 12 is developed with a developer and the dense pattern of the first resist layer 2 is embedded because no light is applied during the selective exposure. The resist composition is also removed at the same time to form holes 2a.
That is, in this method, a wide DOF dense pattern formed in the first resist layer 2 is embedded in the second resist layer 12, selectively exposed and developed, and a part of the second resist layer 12 is removed. Thus, by exposing a part of the dense pattern, the dense pattern is used as a sparse pattern. Note that, in the dense pattern, a portion where the second resist layer 12 is not removed is buried with the second resist layer 12.
Although a wide DOF characteristic cannot be ensured even if a sparse pattern is formed on the first resist layer 2 as a lower layer from the beginning, a wide DOF sparse pattern can be obtained through the above-described steps.

なお、上層の第2のレジスト層12のDOF特性については、第1のレジスト層(下層)2に形成されるパターン程、高い特性は要求されない。これは、ホール2aとホール12aとが連続する疎のホールパターンにおいて重要となるのは、下層2のホール2aであるからである。なぜなら、基板をエッチングする際には、下層2のパターンが転写される為である(基板に転写する際は、下層のパターンに依存する)。
この様にして図4に示す様に、ひとつの基板上に密パターンの領域21と疎パターンの領域22とが両方形成されたいわゆる疎密混在パターンが得られる。
Note that the DOF characteristics of the upper second resist layer 12 are not required to be as high as the pattern formed in the first resist layer (lower layer) 2. This is because the hole 2a in the lower layer 2 is important in a sparse hole pattern in which the holes 2a and 12a are continuous. This is because the pattern of the lower layer 2 is transferred when the substrate is etched (depending on the pattern of the lower layer when transferred to the substrate).
In this way, as shown in FIG. 4, a so-called sparse / dense mixed pattern in which both a dense pattern region 21 and a sparse pattern region 22 are formed on one substrate is obtained.

また、プロセス2においては、現像後のスカムがより発生しにくいという利点がある。
また、第1のレジスト層を一旦現像処理してから、第2のレジスト層を形成するので、第2のレジスト層が第1のレジスト層中の酸発生剤の影響を受けず、より高精度のパターンを形成できるという利点もある。
In Process 2, there is an advantage that scum after development is less likely to occur.
In addition, since the first resist layer is once developed and then the second resist layer is formed, the second resist layer is not affected by the acid generator in the first resist layer, and is more accurate. There is also an advantage that the pattern can be formed.

なお、第2のレジスト層12を形成するにおいて、ポジ型レジスト組成物を用いた場合において、上述の例と異なるのは、第2のレジスト層12を露光する際に用いるマスクの光の透過部分(露光部分)と光の遮断部分(未露光部分)を反転させ、露光部分を現像液により除去する点であり、その他は同様である。   In the formation of the second resist layer 12, when a positive resist composition is used, the light transmission part of the mask used when the second resist layer 12 is exposed differs from the above example. (Exposed portion) and light blocking portion (unexposed portion) are reversed, and the exposed portion is removed with a developer, and the others are the same.

本発明の方法においては、第2のレジスト層12を形成するレジスト組成物として、特定の第2のネガ型レジスト組成物またはポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とする。これらの材料については、第1の態様と共通であるので、以下にまとめて説明する。   The method of the present invention is characterized in that a specific second negative resist composition or positive resist composition is used as the resist composition for forming the second resist layer 12. Since these materials are common to the first aspect, they will be described together below.

[第2のネガ型レジスト組成物]
本発明に用いる第2のネガ型レジスト組成物は、基材成分、露光により酸を発生する酸発生剤成分などの材料を特定の有機溶剤に溶解してなることを特徴とする。
[Second negative resist composition]
The second negative resist composition used in the present invention is characterized by dissolving materials such as a base material component and an acid generator component that generates acid upon exposure in a specific organic solvent.

有機溶剤
本発明においては第1のレジスト層を溶解しない有機溶剤を用いる。これによりミキシングを抑制することができる。
この様な有機溶剤としては、第1のレジスト層と相溶性を有さない溶剤であればいずれも使用可能である。
第1のレジスト層を溶解しないとは、好ましくは、例えば23℃条件下、膜厚0.2μmの第1のレジスト層を形成し、これを有機溶剤に浸漬したときに、60分後においても膜厚の変動が生じないことを示す。
Organic Solvent In the present invention, an organic solvent that does not dissolve the first resist layer is used. Thereby, mixing can be suppressed.
As such an organic solvent, any solvent that is not compatible with the first resist layer can be used.
The fact that the first resist layer is not dissolved preferably means, for example, that after forming a first resist layer having a thickness of 0.2 μm under a condition of 23 ° C. and immersing it in an organic solvent, after 60 minutes It shows that the film thickness does not vary.

このような溶剤としてはアルコール系溶剤、フッ素系溶剤等が挙げられる。これらは1種または2種以上混合して用いることができる。
その中でも、塗布性、樹脂成分などの材料の溶解性の点から、アルコール系溶剤が好ましい。よって、有機溶剤は、アルコール系溶剤を含むことが好ましい。
そして、アルコール系溶剤としては、1価アルコールがさらに好ましく、その中でも、炭素数にもよるが、1級または2級の1価アルコールが好ましく、中でも1級の1価アルコールが最も好ましい。
沸点は80〜160℃であることが好ましく、90〜150℃であることがさらに好ましく、100〜135℃であることが塗布性、保存時の組成の安定性、およびPAB工程やPEB工程の加熱温度の観点から最も好ましい。
ここで1価アルコールとは、アルコール分子に含まれるヒドロキシ基の数が1個の場合を意味するものであり、2価アルコール、又は3価アルコール及びその誘導体は含まれない。
Examples of such a solvent include alcohol solvents and fluorine solvents. These can be used alone or in combination.
Among these, alcohol solvents are preferable from the viewpoint of applicability and solubility of materials such as resin components. Therefore, the organic solvent preferably contains an alcohol solvent.
The alcohol solvent is more preferably a monohydric alcohol. Among them, although depending on the number of carbons, a primary or secondary monohydric alcohol is preferable, and a primary monohydric alcohol is most preferable.
The boiling point is preferably 80 to 160 ° C., more preferably 90 to 150 ° C., and preferably 100 to 135 ° C., coating properties, stability of the composition during storage, and heating in the PAB process and PEB process. Most preferable from the viewpoint of temperature.
Here, the monohydric alcohol means a case where the number of hydroxy groups contained in the alcohol molecule is 1, and does not include a dihydric alcohol, a trihydric alcohol, or a derivative thereof.

アルコール系溶剤の具体例としては、n−アミルアルコール(沸点138.0℃)、s−アミルアルコール(沸点119.3℃)、t−アミルアルコール(101.8℃)、イソアミルアルコール(沸点130.8℃)、イソブタノール(イソブチルアルコール又は2−メチル−1−プロパノールとも呼ぶ)(沸点107.9℃)、イソプロピルアルコール(沸点82.3℃)、2−エチルブタノール(沸点147℃)、ネオペンチルアルコール(沸点114℃)、n−ブタノール(沸点117.7℃)、s−ブタノール(沸点99.5℃)、t−ブタノール(沸点82.5℃)、1−プロパノール(沸点97.2℃)、n−ヘキサノール(沸点157.1℃)、2−ヘプタノール(沸点160.4℃)、3−ヘプタノール(沸点156.2℃)、2−メチル−1−ブタノール(沸点128.0℃)、2−メチル−2−ブタノール(沸点112.0℃)、4−メチル−2−ペンタノール(沸点131.8℃)等が挙げられる。特にはイソブタノール(2−メチル−1−プロパノール)、4−メチル−2−ペンタノール、n−ブタノール等が好適である。中でもイソブタノール、n−ブタノールが好ましい。   Specific examples of the alcohol solvent include n-amyl alcohol (boiling point 138.0 ° C.), s-amyl alcohol (boiling point 119.3 ° C.), t-amyl alcohol (101.8 ° C.), isoamyl alcohol (boiling point 130.degree. C.). 8 ° C), isobutanol (also called isobutyl alcohol or 2-methyl-1-propanol) (boiling point 107.9 ° C), isopropyl alcohol (boiling point 82.3 ° C), 2-ethylbutanol (boiling point 147 ° C), neopentyl Alcohol (boiling point 114 ° C), n-butanol (boiling point 117.7 ° C), s-butanol (boiling point 99.5 ° C), t-butanol (boiling point 82.5 ° C), 1-propanol (boiling point 97.2 ° C) , N-hexanol (boiling point 157.1 ° C.), 2-heptanol (boiling point 160.4 ° C.), 3-heptanol (boiling point 156.2) ), 2-methyl-1-butanol (boiling point 128.0 ° C.), 2-methyl-2-butanol (boiling point 112.0 ° C.), 4-methyl-2-pentanol (boiling point 131.8 ° C.) and the like. It is done. In particular, isobutanol (2-methyl-1-propanol), 4-methyl-2-pentanol, n-butanol and the like are preferable. Of these, isobutanol and n-butanol are preferred.

なお、フッ素系溶剤としてはパーフルオロ−2−ブチルテトラヒドロフラン等が挙げられる。
有機溶剤は1種または2種以上混合して用いることができる。
Examples of the fluorine-based solvent include perfluoro-2-butyltetrahydrofuran.
The organic solvent can be used alone or in combination.

有機溶剤は、第1のレジスト層を溶解しない限り、アルコール系溶剤、フッ素系溶剤等以外の有機溶剤を用いてもよいが、アルコール系溶剤、フッ素系溶剤等の好ましい溶剤を80質量%以上、好ましくは100質量%用いることが好ましい。
他の有機溶剤としては、従来、化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。
例えば、γ−ブチロラクトン等のラクトン類、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソアミルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン類や、エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコール、またはジプロピレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテルまたはモノフェニルエーテルなどの多価アルコール類およびその誘導体や、ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類などを挙げることができる。
As long as the first resist layer is not dissolved, an organic solvent other than an alcohol solvent, a fluorine solvent, or the like may be used as the organic solvent, but a preferable solvent such as an alcohol solvent, a fluorine solvent, or the like is 80% by mass or more, It is preferable to use 100% by mass.
As the other organic solvent, one or two or more kinds of conventionally known solvents for chemically amplified resists can be appropriately selected and used.
For example, lactones such as γ-butyrolactone, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl isoamyl ketone, 2-heptanone, ethylene glycol, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol, propylene glycol monoacetate Polyhydric alcohols such as dipropylene glycol or dipropylene glycol monoacetate monomethyl ether, monoethyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether and derivatives thereof, cyclic ethers such as dioxane, Methyl lactate, ethyl lactate (EL), methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, pyruvate Le, methyl methoxypropionate, esters such as ethyl ethoxypropionate can be exemplified.

有機溶剤の使用量は特に限定しないが、基板等に塗布可能な濃度で、塗布膜厚に応じて適宜設定されるものであるが、一般的にはレジスト組成物の固形分濃度2〜20質量%、好ましくは5〜15質量%の範囲内となる様に用いられる。   Although the amount of the organic solvent used is not particularly limited, it is a concentration that can be applied to a substrate and the like, and is appropriately set according to the coating film thickness. In general, the solid content concentration of the resist composition is 2 to 20 mass. %, Preferably 5-15% by mass.

第2のネガ型レジスト組成物の他の組成
第2のネガ型レジスト組成物は、(A0−0)アルカリ可溶性樹脂、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分、および(C)架橋剤成分を含有する化学増幅型であることが好ましい。
(A0−0)アルカリ可溶性樹脂、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分、(C)架橋剤成分、その他添加可能な任意成分などについては、特に限定するものではなく、従来ネガ型レジスト組成物の材料として提案されているものを適宜用いることができる。
なお、第2のネガ型レジスト組成物が第1のレジスト層に接触することに関する影響を考慮すると、第2のネガ型レジスト組成物としては、感度の高いものが望ましい。
好ましいものとしては、以下の様なものが挙げられる。
Other compositions of the second negative resist composition The second negative resist composition comprises (A0-0) an alkali-soluble resin, (B) an acid generator component that generates an acid upon exposure, and (C) a crosslink. A chemical amplification type containing an agent component is preferred.
(A0-0) Alkali-soluble resin, (B) Acid generator component that generates acid upon exposure, (C) Crosslinker component, other optional components that can be added, etc. are not particularly limited, and are conventionally negative type What was proposed as a material of a resist composition can be used suitably.
In view of the influence of the second negative resist composition coming into contact with the first resist layer, it is desirable that the second negative resist composition has high sensitivity.
Preferred examples include the following.

以下のネガ型レジスト組成物の例の説明において、用語の意義は以下の通りである。
「構成単位」とは、重合体(樹脂)を構成するモノマー単位を示す。
「アクリル酸から誘導される構成単位」とは、アクリル酸のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「アクリル酸エステルから誘導される構成単位」とは、アクリル酸エステルのエチレ性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「アクリル酸エステルから誘導される構成単位」は、α位の水素原子がハロゲン原子、アルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたものも含む概念とする。なお、「アクリル酸から誘導される構成単位」、「アクリル酸エステルから誘導される構成単位」において、「α位(α位の炭素原子)」という場合は、特に断りがない限り、カルボキシ基が結合している炭素原子のことである。
また、「アクリル酸から誘導される構成単位」は、α位の炭素原子に結合する水素原子がハロゲン原子、アルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換された構成単位や、α位の炭素原子に水素原子が結合しているアクリル酸エステルから誘導される構成単位等も含む概念とする。
また、「アルキル基」は、特に断りがない限り、直鎖状、環状または分岐鎖状のアルキル基を包含するものとする。「ハロゲン」は、特に断りがない限り、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子であることが好ましいものとする。
In the following description of examples of negative resist compositions, the meanings of terms are as follows.
“Structural unit” refers to a monomer unit constituting a polymer (resin).
The “structural unit derived from acrylic acid” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of acrylic acid.
The “structural unit derived from an acrylate ester” means a structural unit constituted by cleavage of an ethylenic double bond of an acrylate ester.
The “structural unit derived from an acrylate ester” has a concept including a hydrogen atom at the α-position substituted with another substituent such as a halogen atom, an alkyl group, or a halogenated alkyl group. In the “structural unit derived from acrylic acid” and “structural unit derived from acrylate ester”, the term “α-position (α-position carbon atom)” means that a carboxy group is present unless otherwise specified. It is a bonded carbon atom.
The “structural unit derived from acrylic acid” is a structural unit in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom at the α-position is substituted with another substituent such as a halogen atom, an alkyl group, or a halogenated alkyl group, The concept includes a structural unit derived from an acrylate ester in which a hydrogen atom is bonded to a carbon atom at the position.
Further, the “alkyl group” includes a linear, cyclic or branched alkyl group unless otherwise specified. Unless otherwise specified, “halogen” includes, for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, and is preferably a fluorine atom.

(A0−0)樹脂成分
(A0−0)成分としては、(A0)少なくともフッ素化されたヒドロキシアルキル基と、脂環式基とを含有する樹脂成分が好ましい。
その中でも、(A0)成分としては、(A)フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有する構成単位(a1)と、アクリル酸エステルから誘導される構成単位であって、水酸基含有脂環式基を含む構成単位(a2)とを有する樹脂成分が好ましい。
As the (A0-0) resin component (A0-0) component, (A0) a resin component containing at least a fluorinated hydroxyalkyl group and an alicyclic group is preferable.
Among them, the component (A0) includes (A) a structural unit (a1) containing an alicyclic group having a fluorinated hydroxyalkyl group, and a structural unit derived from an acrylate ester, The resin component which has a structural unit (a2) containing a containing alicyclic group is preferable.

・フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有する構成単位(a1)
構成単位(a1)を有することにより、ネガ型レジスト組成物において問題になりやすい膨潤抑制の効果が得られる。
· Constituent unit (a1) containing an alicyclic group having a fluorinated hydroxyalkyl group
By having the structural unit (a1), it is possible to obtain an effect of suppressing swelling which tends to cause a problem in the negative resist composition.

・・フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基
構成単位(a1)において、脂環式基はフッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する。
フッ素化されたヒドロキシアルキル基は、ヒドロキシ基を有するアルキル基において、当該アルキル基の水素原子の一部または全部がフッ素によって置換されているものである。当該基においては、フッ素化によって水酸基の水素原子が遊離しやすくなっている。
フッ素化されたヒドロキシアルキル基において、アルキル基は直鎖または分岐鎖状であり、炭素数は特に限定するものではないが、例えば1〜20、好ましくは4〜16とされる。水酸基の数は特に限定するものではないが、通常は1つとされる。
中でも、当該アルキル基において、ヒドロキシ基が結合したα位の炭素原子(ここではヒドロキシアルキル基のα位の炭素原子を指す)に、フッ素化されたアルキル基及び/またはフッ素原子が結合しているものが好ましい。そして、当該α位に結合するフッ素化されたアルキル基は、アルキル基の水素原子の全部がフッ素で置換されていることが好ましい。
.. Alicyclic group having fluorinated hydroxyalkyl group In the structural unit (a1), the alicyclic group has a fluorinated hydroxyalkyl group.
The fluorinated hydroxyalkyl group is an alkyl group having a hydroxy group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine. In the group, the hydrogen atom of the hydroxyl group is easily liberated by fluorination.
In the fluorinated hydroxyalkyl group, the alkyl group is linear or branched, and the number of carbon atoms is not particularly limited, but is, for example, 1 to 20, preferably 4 to 16. The number of hydroxyl groups is not particularly limited, but is usually one.
In particular, in the alkyl group, a fluorinated alkyl group and / or a fluorine atom is bonded to the α-position carbon atom to which the hydroxy group is bonded (in this case, the α-position carbon atom of the hydroxyalkyl group). Those are preferred. In the fluorinated alkyl group bonded to the α-position, it is preferable that all of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine.

脂環式基は単環でも多環でもよいが、多環式基であることが好ましい。また、脂環式炭化水素基が好ましい。また、飽和であることが好ましい。また、脂環式基の炭素数は5〜15であることが好ましい。   The alicyclic group may be monocyclic or polycyclic, but is preferably a polycyclic group. Moreover, an alicyclic hydrocarbon group is preferable. Moreover, it is preferable that it is saturated. Moreover, it is preferable that carbon number of an alicyclic group is 5-15.

脂環式基の具体例としては以下のものが挙げられる。
すなわち、単環式基としてはシクロアルカンから1個水素原子を除いた基などが挙げられる。多環式基としては、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどから1個又は2個の水素原子を除いた基などが挙げられる。
そして、さらに具体的には、単環式基としては、シクロペンタン、シクロヘキサンから1個又は2個の水素原子を除いた基が挙げられ、シクロヘキサンから2個の水素原子を除いたが好ましい。
多環式基としては、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個又は2個の水素原子を除いた基などが挙げられる。
なお、この様な多環式基は、例えばArFエキシマレーザープロセス用のポジ型ホトレジスト組成物用樹脂において、酸解離性溶解抑制基を構成するものとして多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。
これらの中でもシクロヘキサン、アダマンタン、ノルボルナン、テトラシクロドデカンから2個の水素原子を除いた基が工業上入手しやすく、好ましい。
これら例示した単環式基、多環式基の中でも、特にノルボルナンから2個の水素原子を除いた基が好ましい。
Specific examples of the alicyclic group include the following.
That is, examples of the monocyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from a cycloalkane. Examples of the polycyclic group include groups in which one or two hydrogen atoms have been removed from bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane or the like.
More specifically, examples of the monocyclic group include groups in which one or two hydrogen atoms have been removed from cyclopentane or cyclohexane, and two hydrogen atoms have been removed from cyclohexane.
Examples of the polycyclic group include groups in which one or two hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane or tetracyclododecane.
Such a polycyclic group is appropriately selected from among many that have been proposed as constituting an acid dissociable, dissolution inhibiting group in a resin for a positive photoresist composition for ArF excimer laser process, for example. Can be used.
Of these, groups in which two hydrogen atoms have been removed from cyclohexane, adamantane, norbornane, and tetracyclododecane are preferred because they are readily available in the industry.
Of these exemplified monocyclic groups and polycyclic groups, groups in which two hydrogen atoms have been removed from norbornane are particularly preferred.

構成単位(a1)は、アクリル酸から誘導される構成単位であることが好ましく、アクリル酸エステルのエステル基[−C(O)O−]に上記脂環式基が結合した構造(カルボキシ基の水素原子が上記脂環式基で置換されている構造)が好ましい。   The structural unit (a1) is preferably a structural unit derived from acrylic acid, and has a structure (carboxy group) in which the alicyclic group is bonded to the ester group [—C (O) O—] of the acrylate ester. A structure in which a hydrogen atom is substituted with the alicyclic group is preferred.

構成単位(a1)として、より具体的には以下の一般式(1)で表されるものが好ましい。   As the structural unit (a1), more specifically, those represented by the following general formula (1) are preferred.

Figure 2006165328
(式中、Rは水素原子、アルキル基、フッ素化アルキル基またはフッ素原子であり、m、n、pはそれぞれ独立して1〜5の整数である。)
Figure 2006165328
(In the formula, R is a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorinated alkyl group or a fluorine atom, and m, n and p are each independently an integer of 1 to 5.)

Rは、水素原子、アルキル基、フッ素化アルキル基またはフッ素原子である。
アルキル基としては、炭素数5以下の低級アルキル基が好ましく、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられ、メチル基が好ましい。
フッ素化アルキル基は、好ましくは炭素数5以下の低級アルキル基の水素原子の1つ以上がフッ素原子で置換された基である。アルキル基の具体例は上記の説明と同様である。フッ素原子で置換される水素原子は、アルキル基を構成する水素原子の一部でもよいし、全部でもよい。
Rにおいて、好ましいのは水素原子またはアルキル基であり、特に水素原子またはメチル基が好ましく、水素原子であることが最も好ましい。
また、n、m、pはそれぞれ1であることが好ましい。
R is a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorinated alkyl group or a fluorine atom.
The alkyl group is preferably a lower alkyl group having 5 or less carbon atoms. For example, a methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group A methyl group is preferable.
The fluorinated alkyl group is preferably a group in which one or more hydrogen atoms of a lower alkyl group having 5 or less carbon atoms are substituted with fluorine atoms. Specific examples of the alkyl group are the same as described above. The hydrogen atoms substituted with fluorine atoms may be part or all of the hydrogen atoms constituting the alkyl group.
In R, a hydrogen atom or an alkyl group is preferable, a hydrogen atom or a methyl group is particularly preferable, and a hydrogen atom is most preferable.
N, m, and p are each preferably 1.

一般式(1)で表されるものの中でも、α,α’−ビス−(トリフルオロメチル)−ビシクロ〔2.2.1〕ヘプタ−5−エン−2−エタノールアクリレートから誘導される構成単位は、効果の点、及び合成が容易で、かつ高エッチング耐性が得られる点からも好ましい。   Among those represented by the general formula (1), a structural unit derived from α, α′-bis- (trifluoromethyl) -bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2-ethanol acrylate is From the viewpoints of effects, synthesis is easy, and high etching resistance can be obtained.

構成単位(a1)は1種または2種以上を混合して用いることができる。   The structural unit (a1) can be used alone or in combination of two or more.

・アクリル酸エステルから誘導される構成単位であって、水酸基含有脂環式基を含む構成単位(a2)
(A)成分においては、構成単位(a2)を含むことにより、膨潤抑制の効果が向上する。また、エッチング耐性向上の効果が得られる。
(A)成分をネガ型レジスト組成物に配合すると、当該構成単位(a2)の水酸基(アルコール性水酸基)が、(B)酸発生剤から発生する酸の作用によって、(C)架橋剤と反応し、これにより当該(A)成分がアルカリ現像液に対して可溶性の性質から不溶性の性質に変化し、ネガ化する。
A structural unit derived from an acrylate ester and containing a hydroxyl group-containing alicyclic group (a2)
In the component (A), the effect of suppressing swelling is improved by including the structural unit (a2). Moreover, the effect of improving etching resistance can be obtained.
When the component (A) is blended with the negative resist composition, the hydroxyl group (alcoholic hydroxyl group) of the structural unit (a2) reacts with the crosslinking agent (C) by the action of the acid generated from the acid generator (B). As a result, the component (A) is changed from a soluble property to an insoluble property with respect to the alkaline developer, and becomes negative.

構成単位(a2)において、水酸基含有脂環式基は、アクリル酸エステルのエステル基(−C(O)O−)に結合していることが好ましい。   In the structural unit (a2), the hydroxyl group-containing alicyclic group is preferably bonded to the ester group (—C (O) O—) of the acrylate ester.

なお、構成単位(a2)において、α位(α位の炭素原子)には、水素原子にかわって、他の置換基が結合していてもよい。置換基としては、好ましくはアルキル基、フッ素化アルキル基、またはフッ素原子が挙げられる。
これらの説明は上記構成単位(a1)の一般式(1)中のRの説明と同様であって、α位に結合可能なもののうち、好ましいのは水素原子またはアルキル基であって、特に水素原子またはメチル基が好ましく、最も好ましいのは水素原子である。
In the structural unit (a2), another substituent may be bonded to the α-position (α-position carbon atom) instead of a hydrogen atom. The substituent is preferably an alkyl group, a fluorinated alkyl group, or a fluorine atom.
These explanations are the same as those of R in the general formula (1) of the structural unit (a1), and among those which can be bonded to the α-position, a hydrogen atom or an alkyl group is preferred, An atom or a methyl group is preferred, and a hydrogen atom is most preferred.

また、水酸基含有脂環式基とは、脂環式基に水酸基が結合している基である。
水酸基は例えば1〜3個結合していることが好ましく、さらに好ましくは1個である。
また、脂環式基には炭素数1〜4のアルキル基が結合していてもよい。
The hydroxyl group-containing alicyclic group is a group in which a hydroxyl group is bonded to the alicyclic group.
It is preferable that 1-3 hydroxyl groups are couple | bonded, for example, More preferably, it is one.
Moreover, the C1-C4 alkyl group may couple | bond with the alicyclic group.

ここで、脂環式基は単環でも多環でもよいが、多環式基であることが好ましい。また、脂環式炭化水素基が好ましい。また、飽和であることが好ましい。また、脂環式基の炭素数は5〜15であることが好ましい。   Here, the alicyclic group may be monocyclic or polycyclic, but is preferably a polycyclic group. Moreover, an alicyclic hydrocarbon group is preferable. Moreover, it is preferable that it is saturated. Moreover, it is preferable that carbon number of an alicyclic group is 5-15.

脂環式基の具体例としては以下のものが挙げられる。
すなわち、単環式基としてはシクロアルカンから1個水素原子を除いた基などが挙げられる。多環式基としては、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどから1個の水素原子を除いた基などが挙げられる。
そして、さらに具体的には、単環式基としては、シクロペンタン、シクロヘキサンから1個の水素原子を除いた基が挙げられ、シクロヘキシル基が好ましい。
多環式基としては、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個の水素原子を除いた基などが挙げられる。
なお、この様な多環式基は、例えばArFエキシマレーザープロセス用のポジ型ホトレジスト組成物用樹脂において、酸解離性溶解抑制基を構成するものとして多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。
これらの中でもシクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、テトラシクロドデカニル基が工業上入手しやすく、好ましい。
これら例示した単環式基、多環式基の中でも、シクロヘキシル基、アダマンチル基が好ましく、特にアダマンチル基が好ましい。
Specific examples of the alicyclic group include the following.
That is, examples of the monocyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from a cycloalkane. Examples of the polycyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane and the like.
More specifically, examples of the monocyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from cyclopentane or cyclohexane, and a cyclohexyl group is preferred.
Examples of the polycyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane.
Such a polycyclic group is appropriately selected from among many that have been proposed as constituting an acid dissociable, dissolution inhibiting group in a resin for a positive photoresist composition for ArF excimer laser process, for example. Can be used.
Among these, a cyclohexyl group, an adamantyl group, a norbornyl group, and a tetracyclododecanyl group are preferable because they are easily available on the industry.
Among these exemplified monocyclic groups and polycyclic groups, a cyclohexyl group and an adamantyl group are preferable, and an adamantyl group is particularly preferable.

構成単位(a2)の具体例として、例えば下記一般式(2)で表される構成単位が好ましい。   As a specific example of the structural unit (a2), for example, a structural unit represented by the following general formula (2) is preferable.

Figure 2006165328
(Rは水素原子、アルキル基、フッ素化アルキル基またはフッ素原子であり、qは1〜3の整数である。)
Figure 2006165328
(R is a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorinated alkyl group or a fluorine atom, and q is an integer of 1 to 3.)

Rは、α位に結合する水素原子、アルキル基、フッ素化アルキル基、またはフッ素原子であり、上記一般式(1)の説明と同様である。一般式(2)において、Rは水素原子であることが最も好ましい。
また、qは1〜3の整数であるが、1であることが好ましい。
また、水酸基の結合位置は特に限定しないが、アダマンチル基の3位の位置に結合していることが好ましい。
R is a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorinated alkyl group, or a fluorine atom bonded to the α-position, and is the same as described in the general formula (1). In the general formula (2), R is most preferably a hydrogen atom.
Moreover, q is an integer of 1 to 3, but is preferably 1.
Further, the bonding position of the hydroxyl group is not particularly limited, but is preferably bonded to the position of the 3rd position of the adamantyl group.

構成単位(a2)は1種または2種以上を混合して用いることができる。   As the structural unit (a2), one type or a mixture of two or more types can be used.

・アクリル酸から誘導され、かつ環式構造を有しない構成単位であって、側鎖にアルコール性水酸基を有する構成単位(a3)
(A)成分においては、構成単位(a1)、構成単位(a2)に加えて、構成単位(a3)を有することが好ましい。
構成単位(a3)を有することにより、解像性向上の効果が得られる。また、膜減りが抑制できる。また、パターン形成時の架橋反応の制御性が良好となる。さらに、膜密度が向上する傾向がある。これにより、耐熱性が向上する傾向がある。さらにはエッチング耐性も向上する。
A structural unit derived from acrylic acid and having no cyclic structure, the structural unit having an alcoholic hydroxyl group in the side chain (a3)
The component (A) preferably has a structural unit (a3) in addition to the structural unit (a1) and the structural unit (a2).
By having the structural unit (a3), an effect of improving the resolution can be obtained. Moreover, film loss can be suppressed. Moreover, the controllability of the crosslinking reaction during pattern formation is improved. Furthermore, the film density tends to improve. Thereby, there exists a tendency for heat resistance to improve. Furthermore, etching resistance is also improved.

「環式構造を有しない」とは、脂環式基や芳香族基を有しないことを意味する。
構成単位(a3)は、環式構造を有しないことにより、構成単位(a2)と明らかに区別される。構成単位(a3)を有する(A)成分をネガ型レジスト組成物に配合すると、上述の構成単位(a2)の水酸基とともに、当該構成単位(a3)のヒドロキシアルキル基の水酸基が、(B)酸発生剤から発生する酸の作用によって、(C)架橋剤と反応し、これにより当該(A)成分がアルカリ現像液に対して可溶性の性質から不溶性の性質に変化しネガ化する。
“No cyclic structure” means having no alicyclic group or aromatic group.
The structural unit (a3) is clearly distinguished from the structural unit (a2) by not having a cyclic structure. When the component (A) having the structural unit (a3) is added to the negative resist composition, the hydroxyl group of the hydroxyalkyl group of the structural unit (a3) together with the hydroxyl group of the structural unit (a2) becomes (B) acid. By the action of the acid generated from the generating agent, it reacts with the (C) cross-linking agent, whereby the component (A) changes from a soluble property to an insoluble property with respect to the alkaline developer and becomes negative.

「側鎖にアルコール性水酸基を有する」とは、例えばヒドロキシアルキル基が結合している構成単位が挙げられる。
ヒドロキシアルキル基は、例えば主鎖(アクリル酸のエチレン性2重結合が開裂した部分)のα位の炭素原子に結合していてもよいし、アクリル酸のカルボキシ基の水素原子と置換してエステルを構成していてもよく、構成単位(a3)において、これらのうち少なくとも1方あるいは両方が存在していることが好ましい。
“Having an alcoholic hydroxyl group in the side chain” includes, for example, a structural unit to which a hydroxyalkyl group is bonded.
The hydroxyalkyl group may be bonded to the α-position carbon atom of the main chain (the portion where the ethylenic double bond of acrylic acid is cleaved), or substituted with a hydrogen atom of the carboxy group of acrylic acid to form an ester. In the structural unit (a3), it is preferable that at least one or both of them be present.

なお、α位にヒドロキシアルキル基が結合していない場合、α位の炭素原子には、水素原子にかわって、アルキル基、フッ素化アルキル基、またはフッ素原子が結合していてもよい。これらについては一般式(1)中のRの説明と同様である。   When a hydroxyalkyl group is not bonded to the α-position, an alkyl group, a fluorinated alkyl group, or a fluorine atom may be bonded to the α-position carbon atom instead of a hydrogen atom. These are the same as the description of R in the general formula (1).

また、構成単位(a3)は、下記一般式(3)で表されるものであると好ましい。   The structural unit (a3) is preferably one represented by the following general formula (3).

Figure 2006165328
(式中、Rは水素原子、アルキル基、フッ素化アルキル基、フッ素原子またはヒドロキシアルキル基であり、Rは、水素原子、アルキル基、またはヒドロキシアルキル基であり、かつR、Rの少なくとも一方はヒドロキシアルキル基である。)
Figure 2006165328
Wherein R 1 is a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorinated alkyl group, a fluorine atom or a hydroxyalkyl group, R 2 is a hydrogen atom, an alkyl group or a hydroxyalkyl group, and R 1 , R 2 At least one of them is a hydroxyalkyl group.)

において、ヒドロキシアルキル基は、好ましくは炭素数が10以下の低級ヒドロキシアルキル基であり、更に好ましくは炭素数2〜8の低級ヒドロキシアルキル基であり、最も好ましくはヒドロキシメチル基又はヒドロキシエチル基である。水酸基の数、結合位置は特に限定するものではないが、通常は1つであり、また、アルキル基の末端に結合していることが好ましい。
において、アルキル基は、好ましくは炭素数が10以下の低級アルキル基であり、更に好ましくは炭素数2〜8の低級アルキル基であり、最も好ましくはエチル基、メチル基である。
において、フッ素化アルキル基は、好ましくは炭素数が5以下の低級アルキル基(好ましくはエチル基、メチル基)において、その水素原子の一部または全部がフッ素で置換された基である。
において、アルキル基、ヒドロキシアルキル基は、Rと同様である。
In R 1 , the hydroxyalkyl group is preferably a lower hydroxyalkyl group having 10 or less carbon atoms, more preferably a lower hydroxyalkyl group having 2 to 8 carbon atoms, and most preferably a hydroxymethyl group or a hydroxyethyl group. It is. The number of hydroxyl groups and the bonding position are not particularly limited, but are usually one and preferably bonded to the terminal of the alkyl group.
In R 1 , the alkyl group is preferably a lower alkyl group having 10 or less carbon atoms, more preferably a lower alkyl group having 2 to 8 carbon atoms, and most preferably an ethyl group or a methyl group.
In R 1 , the fluorinated alkyl group is preferably a lower alkyl group having 5 or less carbon atoms (preferably an ethyl group or a methyl group) in which part or all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine.
In R 2 , the alkyl group and the hydroxyalkyl group are the same as R 1 .

具体的には、(α−ヒドロキシアルキル)アクリル酸から誘導される構成単位、(α−ヒドロキシアルキル)アクリル酸アルキルエステルから誘導される構成単位、(α−アルキル)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルから誘導される構成単位が挙げられる。
中でも、構成単位(a3)が、効果向上の点及び膜密度が向上の点から、(α−ヒドロキシアルキル)アクリル酸アルキルエステルから誘導される構成単位を含むと好ましい。そして、中でも(α−ヒドロキシメチル)−アクリル酸エチルエステル又はα−(ヒドロキシメチル)−アクリル酸メチルエステルから誘導される構成単位が好ましい。
また、構成単位(a3)が、(α−アルキル)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルから誘導される構成単位を含むと好ましい。そして、中でも、α−メチル−アクリル酸ヒドロキシエチルエステル又はα−メチル−アクリル酸ヒドロキシメチルエステルから誘導される構成単位が好ましい。
Specifically, a structural unit derived from (α-hydroxyalkyl) acrylic acid, a structural unit derived from (α-hydroxyalkyl) acrylic acid alkyl ester, and a (α-alkyl) acrylic acid hydroxyalkyl ester. Structural units.
Especially, it is preferable that a structural unit (a3) contains the structural unit induced | guided | derived from the (α-hydroxyalkyl) acrylic acid alkyl ester from the point of an effect improvement and a film density improvement. Among them, a structural unit derived from (α-hydroxymethyl) -acrylic acid ethyl ester or α- (hydroxymethyl) -acrylic acid methyl ester is preferable.
The structural unit (a3) preferably contains a structural unit derived from (α-alkyl) acrylic acid hydroxyalkyl ester. Among them, a structural unit derived from α-methyl-acrylic acid hydroxyethyl ester or α-methyl-acrylic acid hydroxymethyl ester is preferable.

構成単位(a3)は1種または2種以上を混合して用いることができる。   The structural unit (a3) can be used alone or in combination of two or more.

・ラクトン含有単環または多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a4)
(A)成分は、構成単位(a1)、及び構成単位(a2)に加えて、さらに、ラクトン含有単環または多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a4)を有することが好ましい。
また、構成単位(a1)、構成単位(a2)、及び構成単位(a4)に加えて、さらに構成単位(a3)を組み合せて用いても良い。
A structural unit derived from an acrylate ester containing a lactone-containing monocyclic or polycyclic group (a4)
In addition to the structural unit (a1) and the structural unit (a2), the component (A) further has a structural unit (a4) derived from an acrylate ester containing a lactone-containing monocyclic or polycyclic group. Is preferred.
In addition to the structural unit (a1), the structural unit (a2), and the structural unit (a4), the structural unit (a3) may be further combined.

構成単位(a4)のラクトン含有単環または多環式基は、レジスト膜の形成に用いた場合に、レジスト膜の基板への密着性を高めたり、現像液との親水性を高めたりするうえで有効なものである。また、膨潤抑制の効果が向上する。   When the lactone-containing monocyclic or polycyclic group of the structural unit (a4) is used for forming a resist film, it increases adhesion of the resist film to the substrate and increases hydrophilicity with the developer. It is effective. In addition, the effect of suppressing swelling is improved.

なお、ここでのラクトンとは、−O−C(O)−構造を含むひとつの環を示し、これをひとつの目の環として数える。したがって、ラクトン環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。   In addition, lactone here shows one ring containing -O-C (O)-structure, and this is counted as one ring. Therefore, when it has only a lactone ring, it is called a monocyclic group, and when it has another ring structure, it is called a polycyclic group regardless of the structure.

構成単位(a4)としては、このようなエステルの構造(−O−C(O)−)と環構造とを共に有するラクトン環を持てば、特に限定されることなく任意のものが使用可能である。   As the structural unit (a4), any structural unit can be used without particular limitation as long as it has a lactone ring having both the ester structure (—O—C (O) —) and a ring structure. is there.

具体的には、ラクトン含有単環式基としては、γ−ブチロラクトンから水素原子1つを除いた基が挙げられる。ラクトン含有多環式基としては、ラクトン環を有するビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンから水素原子一つを除いた基が挙げられる。
特に、以下のような構造式を有するラクトン含有トリシクロアルカンから水素原子を1つを除いた基が、工業上入手し易いなどの点で有利である。
Specifically, examples of the lactone-containing monocyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from γ-butyrolactone. Examples of the lactone-containing polycyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from a bicycloalkane, tricycloalkane, or tetracycloalkane having a lactone ring.
In particular, a group obtained by removing one hydrogen atom from a lactone-containing tricycloalkane having the following structural formula is advantageous in that it is easily available industrially.

Figure 2006165328
Figure 2006165328

また、構成単位(a4)においては、ラクトン含有多環式基であるものが好ましく、中でもノルボルナンラクトンを有するものが好ましい。   In the structural unit (a4), those having a lactone-containing polycyclic group are preferred, and those having norbornane lactone are preferred.

構成単位(a4)において、α位(α位の炭素原子)には、水素原子にかわって、他の置換基が結合していてもよい。置換基としては、好ましくはアルキル基、フッ素化アルキル基、またはフッ素原子が挙げられる。
これらの説明は上記構成単位(a1)の一般式(1)中のRの説明と同様であって、α位に結合可能なもののうち、好ましいのは水素原子またはアルキル基であって、特に水素原子またはメチル基が好ましく、最も好ましいのは水素原子である。
In the structural unit (a4), another substituent may be bonded to the α-position (α-position carbon atom) instead of a hydrogen atom. The substituent is preferably an alkyl group, a fluorinated alkyl group, or a fluorine atom.
These explanations are the same as those of R in the general formula (1) of the structural unit (a1), and among those which can be bonded to the α-position, a hydrogen atom or an alkyl group is preferred, An atom or a methyl group is preferred, and a hydrogen atom is most preferred.

構成単位(a4)の例として、より具体的には、下記一般式(a4−1)〜(a4−5)で表される構成単位が挙げられる。   More specifically, examples of the structural unit (a4) include structural units represented by general formulas (a4-1) to (a4-5) shown below.

Figure 2006165328
(式中、Rは前記と同じである。R’はそれぞれ独立して水素原子、アルキル基、または炭素数1〜5のアルコキシ基であり、mは0または1の整数である。)
Figure 2006165328
(In the formula, R is the same as above. R ′ is independently a hydrogen atom, an alkyl group, or an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and m is an integer of 0 or 1.)

一般式(a4−1)〜(a4−5)におけるR’のアルキル基としては、前記構成単位(a1)におけるRのアルキル基と同じである。一般式(a4−1)〜(a4−5)中、R’は、工業上入手が容易であること等を考慮すると、水素原子が好ましい。   The alkyl group for R ′ in formulas (a4-1) to (a4-5) is the same as the alkyl group for R in the structural unit (a1). In general formulas (a4-1) to (a4-5), R ′ is preferably a hydrogen atom in view of industrial availability.

そして、構成単位(a4)としては、一般式(a4−2)〜(a4−3)で表される単位が最も好ましい。  And as a structural unit (a4), the unit represented by general formula (a4-2)-(a4-3) is the most preferable.

構成単位(a4)としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   As the structural unit (a4), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.

・構成単位(a1)乃至構成単位(a4)の組み合わせ
(A)成分において、構成単位(a1)乃至構成単位(a4)は、例えば以下の様に4種類の組み合わせを選択する様にすると好ましい。
-Combination of Structural Unit (a1) to Structural Unit (a4) In the component (A), it is preferable that the structural unit (a1) to the structural unit (a4) are selected from, for example, four types of combinations as follows.

(イ)構成単位(a1)と構成単位(a2)の組み合わせを含む様に選択する。
このとき、構成単位(a1)が一般式(1)で表される構成単位であり、かつ一般式(1)中のRが水素原子であることが好ましい。そして、これと同時に、構成単位(a2)のα位(カルボキシ基が結合した炭素原子)に水素原子が結合していることが好ましい。その理由は、溶解コントラストが良好となるためである。
(A) Select so as to include a combination of the structural unit (a1) and the structural unit (a2).
At this time, it is preferable that the structural unit (a1) is a structural unit represented by the general formula (1), and R in the general formula (1) is a hydrogen atom. At the same time, it is preferable that a hydrogen atom is bonded to the α-position (carbon atom to which the carboxy group is bonded) of the structural unit (a2). The reason is that the dissolution contrast becomes good.

(ロ)構成単位(a1)、構成単位(a2)、及び構成単位(a3)の組み合わせを含む様に選択する。
このとき、構成単位(a1)が一般式(1)で表される構成単位であり、かつ一般式(1)中のRが水素原子であることが好ましい。そして、これと同時に、構成単位(a2)のα位に水素原子が結合していることが好ましい。その理由は、溶解コントラストが良好となるためである。
(B) Selection is made so as to include a combination of the structural unit (a1), the structural unit (a2), and the structural unit (a3).
At this time, it is preferable that the structural unit (a1) is a structural unit represented by the general formula (1), and R in the general formula (1) is a hydrogen atom. At the same time, a hydrogen atom is preferably bonded to the α-position of the structural unit (a2). The reason is that the dissolution contrast becomes good.

(ハ)構成単位(a1)、構成単位(a2)、及び構成単位(a4)の組み合わせを含む様に選択する。
このとき、構成単位(a1)が一般式(1)で表される構成単位であり、かつ一般式(1)中のRが水素原子であることが好ましい。そして、これと同時に、構成単位(a2)のα位に水素原子が結合しており、かつ構成単位(a4)のα位に水素原子が結合していることが好ましい。
その理由は、溶解コントラストが良好となるためである。
(C) Selection is made so as to include a combination of the structural unit (a1), the structural unit (a2), and the structural unit (a4).
At this time, it is preferable that the structural unit (a1) is a structural unit represented by the general formula (1), and R in the general formula (1) is a hydrogen atom. At the same time, it is preferable that a hydrogen atom is bonded to the α-position of the structural unit (a2) and a hydrogen atom is bonded to the α-position of the structural unit (a4).
The reason is that the dissolution contrast becomes good.

(ニ)構成単位(a1)、構成単位(a2)、構成単位(a3)、及び構成単位(a4)の組み合わせを含む様に選択する。
このとき、構成単位(a1)が一般式(1)で表される構成単位であり、かつ一般式(1)中のRが水素原子であることが好ましい。そして、これと同時に、構成単位(a2)のα位に水素原子が結合しており、かつ構成単位(a4)のα位に水素原子が結合していることが好ましい。
その理由は、溶解コントラストが良好となるためである。
(D) Selection is made so as to include a combination of the structural unit (a1), the structural unit (a2), the structural unit (a3), and the structural unit (a4).
At this time, it is preferable that the structural unit (a1) is a structural unit represented by the general formula (1), and R in the general formula (1) is a hydrogen atom. At the same time, it is preferable that a hydrogen atom is bonded to the α-position of the structural unit (a2) and a hydrogen atom is bonded to the α-position of the structural unit (a4).
The reason is that the dissolution contrast becomes good.

・構成単位(a1)〜構成単位(a4)の割合
(A)成分にて構成単位(a1)乃至構成単位(a4)を組み合わせるにおいて、上述の様に(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)に分類される4種類の組み合わせを選択する様にすると好ましい。そこで、これらについて、以下にそれぞれ好ましい各構成単位の割合を示す。
(イ) 構成単位(a1)と構成単位(a2)の組み合わせ
少なくとも構成単位(a1)と構成単位(a2)の2つを必須とし、好ましくはこれら2つの構成単位からなる樹脂である場合、樹脂中の各構成単位の割合は以下の数値範囲を
満足することが好ましい。
すなわち、構成単位(a1)の割合は好ましくは20〜80モル%、さらに好ましくは
30〜70モル%であり、最も好ましくは35〜55モル%である。
構成単位(a2)の割合は、好ましくは20〜80モル%、さらに好ましくは30〜7
0モル%であり、最も好ましくは45〜65モル%である。
これらの範囲を満足することにより膨潤抑制の効果が向上する。
-Ratio of the structural unit (a1) to the structural unit (a4) In combining the structural unit (a1) to the structural unit (a4) with the component (A), as described above, (a), (b), (c) It is preferable to select four types of combinations classified into (d). Then, about these, the ratio of each preferable structural unit is shown below, respectively.
(A) Combination of structural unit (a1) and structural unit (a2) At least two of structural unit (a1) and structural unit (a2) are essential, and preferably a resin comprising these two structural units, It is preferable that the ratio of each structural unit in it satisfies the following numerical ranges.
That is, the proportion of the structural unit (a1) is preferably 20 to 80 mol%, more preferably 30 to 70 mol%, and most preferably 35 to 55 mol%.
The proportion of the structural unit (a2) is preferably 20 to 80 mol%, more preferably 30 to 7
It is 0 mol%, Most preferably, it is 45-65 mol%.
By satisfying these ranges, the effect of suppressing swelling is improved.

(ロ)構成単位(a1)、構成単位(a2)、及び構成単位(a3)の組み合わせ
構成単位(a1)、構成単位(a2)、及び構成単位(a3)を有する樹脂であり、好ましくはこれらの構成単位からなる樹脂である場合、樹脂中の各構成単位の割合は以下の数値範囲を満足することが好ましい。
すなわち、構成単位(a1)の割合は、好ましくは20〜80モル%、さらに好ましく
は30〜70モル%であり、最も好ましくは35〜55モル%である。
構成単位(a2)の割合は好ましくは10〜70モル%、さらに好ましくは10〜50
モル%、さらに好ましくは20〜40モル%である。
構成単位(a3)の割合は、好ましくは10〜70モル%、さらに好ましくは10〜4
0モル%、最も好ましくは15〜35モル%である。
これらの範囲を満足することにより膨潤抑制の効果が向上する。そして、特に構成単位(a2)と構成単位(a3)とをバランスよく配合することによって、適度なコントラストが得られ、解像性が向上する。また、エッチング耐性が向上する。さらに良好な露光余裕度が得られる。
(B) Combination of structural unit (a1), structural unit (a2), and structural unit (a3) A resin having structural unit (a1), structural unit (a2), and structural unit (a3), preferably these In the case of a resin composed of the following structural units, the proportion of each structural unit in the resin preferably satisfies the following numerical range.
That is, the proportion of the structural unit (a1) is preferably 20 to 80 mol%, more preferably 30 to 70 mol%, and most preferably 35 to 55 mol%.
The proportion of the structural unit (a2) is preferably 10 to 70 mol%, more preferably 10 to 50 mol.
It is mol%, More preferably, it is 20-40 mol%.
The proportion of the structural unit (a3) is preferably 10 to 70 mol%, more preferably 10 to 4
0 mol%, most preferably 15-35 mol%.
By satisfying these ranges, the effect of suppressing swelling is improved. And especially by mix | blending a structural unit (a2) and a structural unit (a3) with sufficient balance, moderate contrast is obtained and resolution improves. In addition, etching resistance is improved. Furthermore, a good exposure margin can be obtained.

(ハ)構成単位(a1)、構成単位(a2)、構成単位(a4)の組み合わせ
構成単位(a1)、(a2)、(a4)を有する樹脂であり、好ましくはこれらの構成単位からなる樹脂である場合、樹脂中の各構成単位の割合は以下の数値範囲を満足することが好ましい。
すなわち、構成単位(a1)の割合は、好ましくは20〜85モル%、さらに好ましく
は30〜70モル%であり、最も好ましくは35〜50モル%である。
構成単位(a2)の割合は好ましくは14〜70モル%、さらに好ましくは15〜50
モル%であり、最も好ましくは30〜50モル%である。
構成単位(a4)の割合は、好ましくは1〜70モル%、さらに好ましくは3〜50モル%であり、最も好ましくは5〜20モル%である。
これらの範囲を満足することにより膨潤抑制の効果が向上する。また、レジストパターン形状が良好となる。
また、(a1)、(a2)及び(a4)をバランスよく配合することによって、適度なコントラストが得られ、解像性が向上する。また、エッチング耐性が向上する。さらに良好な露光余裕度が得られる。
(C) Combination of structural unit (a1), structural unit (a2), and structural unit (a4) A resin having structural units (a1), (a2), and (a4), and preferably a resin comprising these structural units In this case, the proportion of each structural unit in the resin preferably satisfies the following numerical range.
That is, the proportion of the structural unit (a1) is preferably 20 to 85 mol%, more preferably 30 to 70 mol%, and most preferably 35 to 50 mol%.
The proportion of the structural unit (a2) is preferably 14 to 70 mol%, more preferably 15 to 50.
It is mol%, Most preferably, it is 30-50 mol%.
The proportion of the structural unit (a4) is preferably 1 to 70 mol%, more preferably 3 to 50 mol%, and most preferably 5 to 20 mol%.
By satisfying these ranges, the effect of suppressing swelling is improved. Further, the resist pattern shape is improved.
Further, by blending (a1), (a2) and (a4) with a good balance, an appropriate contrast can be obtained and the resolution is improved. In addition, etching resistance is improved. Furthermore, a good exposure margin can be obtained.

(ニ)構成単位(a1)、構成単位(a2)、構成単位(a3)、及び構成単位(a4)の組み合わせ
構成単位(a1)乃至構成単位(a4)を全て有する樹脂であり、好ましくはこれらの構成単位からなる樹脂である場合、樹脂中の各構成単位の割合は以下の数値範囲を満足することが好ましい。
すなわち、構成単位(a1)の割合は、好ましくは10〜85モル%、さらに好ましくは20〜70モル%であり、最も好ましくは25〜50モル%である。
構成単位(a2)の割合は好ましくは10〜80モル%、さらに好ましくは20〜70モル%であり、最も好ましくは30〜50モル%である。
構成単位(a3)の割合は、好ましくは4〜70モル%、さらに好ましくは7〜50モル%であり、最も好ましくは10〜30モル%である。
構成単位(a4)の割合は、好ましくは1〜70モル%、さらに好ましくは3〜50モル%であり、最も好ましくは5〜20モル%である。
これらの範囲を満足することにより膨潤抑制の効果がさらに向上する。また、レジストパターン形状が良好となる。
また、構成単位(a1)乃至構成単位(a4)をバランスよく配合することによって、適度なコントラストが得られ、解像性が向上する。また、エッチング耐性が向上する。さらに良好な露光余裕度が得られる。
(D) A combination of the structural unit (a1), the structural unit (a2), the structural unit (a3), and the structural unit (a4) is a resin having all the structural units (a1) to (a4), preferably In the case of a resin composed of the following structural units, the proportion of each structural unit in the resin preferably satisfies the following numerical range.
That is, the proportion of the structural unit (a1) is preferably 10 to 85 mol%, more preferably 20 to 70 mol%, and most preferably 25 to 50 mol%.
The proportion of the structural unit (a2) is preferably 10 to 80 mol%, more preferably 20 to 70 mol%, and most preferably 30 to 50 mol%.
The proportion of the structural unit (a3) is preferably 4 to 70 mol%, more preferably 7 to 50 mol%, and most preferably 10 to 30 mol%.
The proportion of the structural unit (a4) is preferably 1 to 70 mol%, more preferably 3 to 50 mol%, and most preferably 5 to 20 mol%.
By satisfying these ranges, the effect of suppressing swelling is further improved. Further, the resist pattern shape is improved.
Further, by blending the structural unit (a1) to the structural unit (a4) in a balanced manner, an appropriate contrast can be obtained and resolution can be improved. In addition, etching resistance is improved. Furthermore, a good exposure margin can be obtained.

なお、(A)成分は、構成単位(a1)乃至(a4)から選択される以外の他の共重合可能な構成単位を有していてもよいが、構成単位(a1)乃至構成単位(a4)から選択される構成単位を主成分とする樹脂であることが好ましい。
ここで主成分とは好ましくはこれらから選択される構成単位の合計が70モル%以上、好ましくは80モル%以上であり、中でも好ましいのは、100%である。
The component (A) may have another copolymerizable structural unit other than the structural units (a1) to (a4), but the structural unit (a1) to the structural unit (a4). It is preferable that the resin has a structural unit selected from
Here, the main component is preferably a total of 70 mol% or more, preferably 80 mol% or more, preferably 100%, among the structural units selected from these.

なお、(A)成分において、特に好ましいのは、構成単位(a1)及び構成単位(a2)からなる樹脂、または構成単位(a1)、構成単位(a2)及び構成単位(a3)からなる樹脂、または構成単位(a1)、構成単位(a2)及び構成単位(a4)からなる樹脂、または構成単位(a1)乃至構成単位(a4)からなる樹脂であり、より好ましくは構成単位(a1)、構成単位(a2)及び構成単位(a3)からなる樹脂である。   In the component (A), particularly preferred is a resin comprising the structural unit (a1) and the structural unit (a2), or a resin comprising the structural unit (a1), the structural unit (a2) and the structural unit (a3), Or a resin comprising the structural unit (a1), the structural unit (a2) and the structural unit (a4), or a resin comprising the structural unit (a1) to the structural unit (a4), more preferably the structural unit (a1) and the structural unit. It is a resin composed of the unit (a2) and the structural unit (a3).

・質量平均分子量
(A)成分の質量平均分子量(Mw;ゲルパーミエーションクロマトグラフィによるポリスチレン換算質量平均分子量)は、好ましくは2000〜30000、さらに好ましくは2000〜10000、最も好ましくは3000〜8000とされる。この範囲とすることにより、膨潤の抑制、これによるマイクロブリッジの抑制の点から好ましい。また、高解像性の点から好ましい。分子量は低い方が良好な特性が得られる傾向がある。
-Mass average molecular weight The mass average molecular weight (Mw; polystyrene-converted mass average molecular weight by gel permeation chromatography) of the component (A) is preferably 2000 to 30000, more preferably 2000 to 10000, and most preferably 3000 to 8000. . By setting it as this range, it is preferable from the point of suppression of swelling and the suppression of microbridge by this. Moreover, it is preferable from the point of high resolution. When the molecular weight is low, good characteristics tend to be obtained.

(A)成分は、例えば各構成単位を誘導するモノマーを常法によりラジカル重合することによって得ることができる。
(A)成分は1種または2種以上混合して用いることができる。
The component (A) can be obtained, for example, by radical polymerization of a monomer for deriving each structural unit by a conventional method.
(A) A component can be used 1 type or in mixture of 2 or more types.

また、(A0−0)成分、(A0)成分の好ましい質量平均分子量は(A)成分と同様である。
(A0−0)成分、(A0)成分は1種または2種以上混合して用いることができる。そして、(A0−0)成分、(A0)成分は(A)成分以外の樹脂を用いることもできる。
(A0−0)成分の含有量は、形成しようとするレジスト膜厚に応じて調整すればよい。
Moreover, the preferable mass mean molecular weight of the (A0-0) component and the (A0) component is the same as that of the (A) component.
The (A0-0) component and the (A0) component can be used alone or in combination. And (A0-0) component and (A0) component can also use resin other than (A) component.
What is necessary is just to adjust content of (A0-0) component according to the resist film thickness to form.

(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分
(B)成分は、従来の化学増幅型レジスト組成物において使用されている公知の酸発生剤から特に限定せずに用いることができる。
このような酸発生剤としては、これまで、ヨードニウム塩やスルホニウム塩などのオニウム塩系酸発生剤、オキシムスルホネート系酸発生剤、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類などのジアゾメタン系酸発生剤、イミノスルホネート系酸発生剤、ジスルホン系酸発生剤など多種のものが知られている。
(B) Acid generator component that generates acid by exposure The component (B) can be used without particular limitation from known acid generators used in conventional chemically amplified resist compositions.
Examples of such acid generators include onium salt acid generators such as iodonium salts and sulfonium salts, oxime sulfonate acid generators, bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes, poly (bissulfonyl) diazomethanes, and the like. There are various known diazomethane acid generators, iminosulfonate acid generators, disulfone acid generators, and the like.

オニウム塩系酸発生剤の具体例としては、ジフェニルヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオロブタンスルホネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオロブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、トリ(4−メチルフェニル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジメチル(4−ヒドロキシナフチル)スルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、モノフェニルジメチルスルホニウムのトリフルオロンメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、ジフェニルモノメチルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、(4−メチルフェニル)ジフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、(4−メトキシフェニル)ジフェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネート、トリ(4−tert−ブチル)フェニルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホネート、そのヘプタフルオロプロパンスルホネートまたはそのノナフルオロブタンスルホネートなどが挙げられる。   Specific examples of the onium salt-based acid generator include diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate or nonafluorobutanesulfonate, and triphenylsulfonium trifluoromethane. Sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, tri (4-methylphenyl) sulfonium trifluoromethane sulfonate, its heptafluoropropane sulfonate or its nonafluorobutane sulfonate, dimethyl (4-hydroxynaphthyl) sulfonium trifluoromethane Sulfonate, its heptafluoropropane sulphonate or its Nafluorobutane sulfonate, trifluoromethane sulfonate of monophenyldimethylsulfonium, heptafluoropropane sulfonate or nonafluorobutane sulfonate thereof, trifluoromethane sulfonate of diphenyl monomethylsulfonium, heptafluoropropane sulfonate or nonafluorobutane sulfonate thereof, (4- Trifluoromethanesulfonate of methylphenyl) diphenylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate, trifluoromethanesulfonate of (4-methoxyphenyl) diphenylsulfonium, its heptafluoropropanesulfonate or its nonafluorobutanesulfonate, tri (4 -Tert-bu Le) trifluoromethanesulfonate triphenylsulfonium, its like heptafluoropropane sulfonate or nonafluorobutane sulfonates.

オキシムスルホネート系酸発生剤の具体例としては、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(プロピルスルホニルオキシイミノ)−p−メチルフェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−ブロモフェニルアセトニトリルなどが挙げられる。これらの中で、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリルが好ましい。   Specific examples of the oxime sulfonate acid generator include α- (methylsulfonyloxyimino) -phenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino)- Phenylacetonitrile, α- (trifluoromethylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (ethylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile, α- (propylsulfonyloxyimino) -p-methylphenylacetonitrile, α- (methylsulfonyloxyimino) -p-bromophenylacetonitrile and the like can be mentioned. Of these, α- (methylsulfonyloxyimino) -p-methoxyphenylacetonitrile is preferred.

ジアゾメタン系酸発生剤のうち、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類の具体例としては、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4−ジメチルフェニルスルホニル)ジアゾメタン等が挙げられる。
また、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類としては、例えば、以下に示す構造をもつ1,3−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン(化合物A)、1,4−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ブタン(化合物B)、1,6−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン(化合物C)、1,10−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカン(化合物D)、1,2−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)エタン(化合物E)、1,3−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン(化合物F、)、1,6−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン(化合物G)、1,10−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカン(化合物H)などを挙げることができる。
Among diazomethane acid generators, specific examples of bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes include bis (isopropylsulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, bis (1,1-dimethylethylsulfonyl) diazomethane, Examples include bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (2,4-dimethylphenylsulfonyl) diazomethane, and the like.
Examples of poly (bissulfonyl) diazomethanes include 1,3-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) propane (compound A) and 1,4-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) having the following structure. Butane (compound B), 1,6-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) hexane (compound C), 1,10-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) decane (compound D), 1,2-bis (cyclohexylsulfonyl) Diazomethylsulfonyl) ethane (compound E), 1,3-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) propane (compound F,), 1,6-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) hexane (compound G), 1,10 -Bis (cyclohe Such Sil diazomethylsulfonyl) decane (compound H) can be mentioned.

Figure 2006165328
Figure 2006165328

また、(B)成分としては、下記一般式(b−1)または(b−2)   As the component (B), the following general formula (b-1) or (b-2)

Figure 2006165328
[式中、Xは、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数2〜6のアルキレン基を表し;Y、Zは、それぞれ独立に、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された炭素数1〜10のアルキル基を表し;R11〜R13は、それぞれ独立に、アリール基またはアルキル基を表し、R11〜R13のうち少なくとも1つはアリール基を表す]で表される構成単位からなる群から選ばれる少なくとも1種のスルホニウム化合物も好ましい。
Figure 2006165328
[Wherein X represents an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom; Y and Z each independently represents at least one hydrogen atom substituted with a fluorine atom; R 11 to R 13 each independently represents an aryl group or an alkyl group, and at least one of R 11 to R 13 represents an aryl group]. Also preferred are at least one sulfonium compound selected from the group consisting of:

式(b−1)、(b−2)中、Xは、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐状のアルキレン基であり、該アルキレン基の炭素数は例えば2〜6であり、好ましくは3〜5、最も好ましくは炭素数3である。
Y、Zは、それぞれ独立に、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐状のアルキル基であり、該アルキル基の炭素数は例えば1〜10であり、好ましくは1〜7、より好ましくは1〜3である。
Xのアルキレン基の炭素数またはY、Zのアルキル基の炭素数が小さいほどレジスト溶媒への溶解性も良好であるため好ましい。
また、Xのアルキレン基またはY、Zのアルキル基において、フッ素原子で置換されている水素原子の数が多いほど、酸の強度が強くなり、また200nm以下の高エネルギー光や電子線に対する透明性が向上するので好ましい。該アルキレン基またはアルキル基中のフッ素原子の割合、すなわちフッ素化率は、好ましくは70〜100%、さらに好ましくは90〜100%であり、最も好ましくは、全ての水素原子がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキレン基またはパーフルオロアルキル基である。
In the formulas (b-1) and (b-2), X is a linear or branched alkylene group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and the alkylene group has, for example, 2 carbon atoms. -6, preferably 3-5, most preferably 3 carbon atoms.
Y and Z are each independently a linear or branched alkyl group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, and the alkyl group has, for example, 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 -7, more preferably 1-3.
The smaller the number of carbon atoms of the alkylene group of X or the number of carbon atoms of the alkyl groups of Y and Z, the better the solubility in the resist solvent, which is preferable.
In addition, in the alkylene group of X or the alkyl group of Y and Z, the greater the number of hydrogen atoms substituted by fluorine atoms, the stronger the acid, and the transparency to high energy light and electron beams of 200 nm or less Is preferable. The proportion of fluorine atoms in the alkylene group or alkyl group, that is, the fluorination rate is preferably 70 to 100%, more preferably 90 to 100%, and most preferably all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms. A perfluoroalkylene group or a perfluoroalkyl group.

11〜R13はそれぞれ独立にアリール基またはアルキル基を表す。
11〜R13のうち、少なくとも1つはアリール基を表す。R11〜R13のうち、2以上がアリール基であることが好ましく、R11〜R13のすべてがアリール基であることが最も好ましい。
11〜R13のアリール基としては、特に制限はなく、例えば、炭素数6〜20のアリール基であって、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子等で置換されていてもされていなくてもよいフェニル基、ナフチル基が挙げられる。安価に合成可能なことから、炭素数6〜10のアリール基が好ましい。
11〜R13のアルキル基としては、特に制限はなく、例えば炭素数1〜10の直鎖状、分岐状または環状のアルキル基等が挙げられる。解像性に優れる点から、炭素数1〜5であることが好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ノニル基、デカニル基等が挙げられ、解像性に優れ、また安価に合成可能なことから好ましいものとして、メチル基を挙げることができる。
これらの中で、R11〜R13はすべてフェニル基であることが最も好ましい。
R 11 to R 13 each independently represents an aryl group or an alkyl group.
At least one of R 11 to R 13 represents an aryl group. Of R 11 to R 13 , two or more are preferably aryl groups, and most preferably all of R 11 to R 13 are aryl groups.
There is no restriction | limiting in particular as an aryl group of R < 11 > -R < 13 >, For example, it is a C6-C20 aryl group, Comprising: It may be substituted by the alkyl group, the alkoxy group, the halogen atom, etc. Good phenyl group and naphthyl group can be mentioned. An aryl group having 6 to 10 carbon atoms is preferable because it can be synthesized at low cost.
The alkyl group of R 11 to R 13, not particularly limited, for example, a straight, include alkyl groups such as branched or cyclic. It is preferable that it is C1-C5 from the point which is excellent in resolution. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, an n-pentyl group, a cyclopentyl group, a hexyl group, a cyclohexyl group, a nonyl group, and a decanyl group. A methyl group is preferable because it is excellent in resolution and can be synthesized at low cost.
Among these, it is most preferable that all of R 11 to R 13 are phenyl groups.

これらのスルホニウム化合物は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   These sulfonium compounds may be used alone or in combination of two or more.

中でも、(A0−0)成分と(C)成分との反応性の点から、(B)成分としてフッ素化アルキルスルホン酸イオンをアニオンとするオニウム塩を用いることが好ましい。
なお、後述するポジ型レジスト組成物においても、フッ素化アルキルスルホン酸イオンをアニオンとするオニウム塩を用いることが好ましい。
(B)成分としては、1種の酸発生剤を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Especially, it is preferable to use the onium salt which uses a fluorinated alkyl sulfonate ion as an anion as (B) component from the reactive point of (A0-0) component and (C) component.
In the positive resist composition described later, an onium salt having a fluorinated alkyl sulfonate ion as an anion is preferably used.
As the component (B), one type of acid generator may be used alone, or two or more types may be used in combination.

(B)成分の含有量は、(A0−0)成分100質量部に対し、0.5〜30質量部、好ましくは1〜10質量部とされる。上記範囲とすることで、パターン形成が十分に行うことできる。また、均一なレジスト溶液が得られ、保存安定性が良好となるため好ましい。   (B) Content of a component is 0.5-30 mass parts with respect to 100 mass parts of (A0-0) component, Preferably it is 1-10 mass parts. By setting it as the said range, pattern formation can fully be performed. Moreover, since a uniform resist solution is obtained and storage stability becomes favorable, it is preferable.

(C)架橋剤成分
(C)成分は、特に限定されず、これまでに知られている化学増幅型のネガ型レジスト組成物に用いられている架橋剤成分の中から任意に選択して用いることができる。
(C) Crosslinking agent component The (C) component is not particularly limited, and is arbitrarily selected from the crosslinking agent components used in the conventionally known chemically amplified negative resist compositions. be able to.

具体的には、例えば2,3−ジヒドロキシ−5−ヒドロキシメチルノルボルナン、2−ヒドロキシ−5,6−ビス(ヒドロキシメチル)ノルボルナン、シクロヘキサンジメタノール、3,4,8(又は9)−トリヒドロキシトリシクロデカン、2−メチル−2−アダマンタノール、1,4−ジオキサン−2,3−ジオール、1,3,5−トリヒドロキシシクロヘキサンなどのヒドロキシル基又はヒドロキシアルキル基あるいはその両方を有する脂肪族環状炭化水素又はその含酸素誘導体が挙げられる。
また、メラミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、尿素、エチレン尿素、グリコールウリルなどのアミノ基含有化合物にホルムアルデヒド又はホルムアルデヒドと低級アルコールを反応させ、該アミノ基の水素原子をヒドロキシメチル基又は低級アルコキシメチル基で置換した化合物が挙げられる。
これらのうち、メラミンを用いたものをメラミン系架橋剤、尿素を用いたものを尿素系架橋剤、エチレン尿素を用いたものをエチレン尿素系架橋剤、グリコールウリルを用いたものをグリコールウリル系架橋剤という。
具体的にはヘキサメトキシメチルメラミン、ビスメトキシメチル尿素、ビスメトキシメチルビスメトキシエチレン尿素、テトラメトキシメチルグリコールウリル、テトラブトキシメチルグリコールウリルなどを挙げることができる。
Specifically, for example, 2,3-dihydroxy-5-hydroxymethylnorbornane, 2-hydroxy-5,6-bis (hydroxymethyl) norbornane, cyclohexanedimethanol, 3,4,8 (or 9) -trihydroxytri Aliphatic cyclic carbonization having a hydroxyl group or a hydroxyalkyl group or both such as cyclodecane, 2-methyl-2-adamantanol, 1,4-dioxane-2,3-diol, 1,3,5-trihydroxycyclohexane Examples thereof include hydrogen and oxygen-containing derivatives thereof.
In addition, amino group-containing compounds such as melamine, acetoguanamine, benzoguanamine, urea, ethylene urea, glycoluril are reacted with formaldehyde or formaldehyde and a lower alcohol, and the hydrogen atom of the amino group is replaced with a hydroxymethyl group or a lower alkoxymethyl group. Compounds.
Of these, those using melamine are melamine crosslinking agents, those using urea are urea crosslinking agents, those using ethylene urea are ethylene urea crosslinking agents, and those using glycoluril are glycoluril crosslinking agents It is called an agent.
Specific examples include hexamethoxymethylmelamine, bismethoxymethylurea, bismethoxymethylbismethoxyethyleneurea, tetramethoxymethylglycoluril, tetrabutoxymethylglycoluril and the like.

(C)成分として、特に好ましくは、メラミン系架橋剤、尿素系架橋剤、エチレン尿素系架橋剤、プロピレン尿素系架橋剤及びグリコールウリル系架橋剤から選ばれる少なくとも1種である。特に好ましくはグリコールウリル系架橋剤である。   The component (C) is particularly preferably at least one selected from melamine crosslinking agents, urea crosslinking agents, ethylene urea crosslinking agents, propylene urea crosslinking agents, and glycoluril crosslinking agents. Particularly preferred is a glycoluril-based crosslinking agent.

グリコールウリル系架橋剤としては、N位が、架橋形成基であるヒドロキシアルキル基および/または低級アルコキシアルキル基で置換されたグリコールウリルが好ましい。
グリコールウリル系架橋剤としては、さらに具体的には例えばモノ,ジ,トリ又はテトラヒドロキシメチル化グリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラメトキシメチル化グリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラエトキシメチル化グリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラプロポキシメチル化グリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラブトキシメチル化グリコールウリルなどがある。なお、「モノ,ジ,トリ及び/又はテトラ・・・」とはモノ体、ジ体、トリ体、及びテトラ体の1種または2種以上が含まれてればよいことを示し、特には、トリ体やテトラ体が好ましい。
また、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラメトキシメチル化グリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラブトキシメチル化グリコールウリルも好ましい。
そして、コントラスト、解像性の点から、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラメトキシメチル化グリコールウリルが最も好ましい。この架橋剤は、例えば市販品「Mx270」(製品名、三和ケミカル社製)として入手することができる。このものはトリ体、テトラ体がほとんどであり、また、単量体、二量体、三量体の混合物である。
As the glycoluril-based crosslinking agent, glycoluril substituted at the N-position with a hydroxyalkyl group and / or a lower alkoxyalkyl group which is a crosslinking group is preferable.
More specifically, examples of the glycoluril-based crosslinking agent include mono-, di-, tri- and tetrahydroxymethylated glycolurils, mono-, di-, tri- and / or tetramethoxymethylated glycolurils, mono-, di-, tri- and / or Examples include tetraethoxymethylated glycoluril, mono, di, tri and / or tetrapropoxymethylated glycoluril, mono, di, tri and / or tetrabutoxymethylated glycoluril. "Mono, di, tri and / or tetra ..." indicates that one or more of mono-, di-, tri-, and tetra-forms may be included, particularly A tri- or tetra-isomer is preferred.
Mono, di, tri and / or tetramethoxymethylated glycoluril and mono, di, tri and / or tetrabutoxymethylated glycoluril are also preferred.
From the viewpoint of contrast and resolution, mono, di, tri and / or tetramethoxymethylated glycoluril is most preferable. This crosslinking agent can be obtained, for example, as a commercial product “Mx270” (product name, manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.). These are mostly tri- and tetra-isomers, and are a mixture of monomers, dimers and trimers.

(C)成分の配合量は、(A0−0)成分100質量部に対して3〜15質量部、好ましくは5〜10質量部とされる。下限値以上とすることにより、(A0−0)成分をアルカリ不溶性とすることができる。上限値以下とすることにより、解像性の低下を防ぐことができる。架橋剤の添加量が少ない方が解像性が向上する傾向がある。   (C) The compounding quantity of a component shall be 3-15 mass parts with respect to 100 mass parts of (A0-0) component, Preferably it is 5-10 mass parts. By setting the lower limit value or more, the component (A0-0) can be made insoluble in alkali. By setting the upper limit value or less, it is possible to prevent a decrease in resolution. There is a tendency that the resolution is improved when the addition amount of the crosslinking agent is small.

(D)含窒素有機化合物
ネガ型レジスト組成物には、レジストパターン形状、引き置き経時安定性などを向上させるために、さらに任意の成分として、含窒素有機化合物(D)(以下、(D)成分という)を配合させることができる。
この(D)成分は、既に多種多様なものが提案されているので、公知のものから任意に用いれば良いが、脂肪族アミン、特に第2級脂肪族アミンや第3級脂肪族アミンが好ましい。
脂肪族アミンとしては、アンモニアNHの水素原子の少なくとも1つを、炭素数12以下のアルキル基またはヒドロキシアルキル基で置換したアミン(アルキルアミンまたはアルキルアルコールアミン)が挙げられる。その具体例としては、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン等のモノアルキルアミン;ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジ−n−ヘプチルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジシクロヘキシルアミン等のジアルキルアミン;トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ヘプチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−n−ノニルアミン、トリ−n−デカニルアミン、トリ−n−ドデシルアミン等のトリアルキルアミン;ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジ−n−オクタノールアミン、トリ−n−オクタノールアミン等のアルキルアルコールアミン等が挙げられる。
これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(D)成分は、(A0−0)成分100質量部に対して、通常0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。これらの中でも、アルキルアルコールアミン及びトリアルキルアミンが好ましく、アルキルアルコールアミンが最も好ましい。アルキルアルコールアミンの中でもトリエタノールアミンやトリイソプロパノールアミンのようなアルキルアルコールアミンが最も好ましい。
(D) Nitrogen-containing organic compound In the negative resist composition, a nitrogen-containing organic compound (D) (hereinafter referred to as (D)) is further added as an optional component in order to improve the resist pattern shape, the stability over time. Component)).
Since a wide variety of components (D) have been proposed, any known one may be used, but aliphatic amines, particularly secondary aliphatic amines and tertiary aliphatic amines are preferred. .
Examples of the aliphatic amine include amines (alkyl amines or alkyl alcohol amines) in which at least one hydrogen atom of ammonia NH 3 is substituted with an alkyl group or hydroxyalkyl group having 12 or less carbon atoms. Specific examples thereof include monoalkylamines such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine; diethylamine, di-n-propylamine, di-n-heptylamine, Dialkylamines such as di-n-octylamine and dicyclohexylamine; trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, tri-n-hexylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-heptyl Trialkylamines such as amine, tri-n-octylamine, tri-n-nonylamine, tri-n-decanylamine, tri-n-dodecylamine; diethanolamine, triethanolamine, diisopropanolamine, triisopropanolamine, di-n -Ok Noruamin, alkyl alcohol amines such as tri -n- octanol amine.
These may be used alone or in combination of two or more.
(D) component is normally used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A0-0) component. Among these, alkyl alcohol amines and trialkyl amines are preferable, and alkyl alcohol amines are most preferable. Of the alkyl alcohol amines, alkyl alcohol amines such as triethanolamine and triisopropanolamine are most preferred.

(E)成分
前記(D)成分との配合による感度劣化を防ぎ、またレジストパターン形状、引き置き安定性等の向上の目的で、さらに任意の成分として、有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体(E)(以下、(E)成分という)を含有させることができる。なお、(D)成分と(E)成分は併用することもできるし、いずれか1種を用いることもできる。
有機カルボン酸としては、例えば、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好適である。
リンのオキソ酸若しくはその誘導体としては、リン酸、リン酸ジ−n−ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステルなどのリン酸又はそれらのエステルのような誘導体、ホスホン酸、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸−ジ−n−ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステルなどのホスホン酸及びそれらのエステルのような誘導体、ホスフィン酸、フェニルホスフィン酸などのホスフィン酸及びそれらのエステルのような誘導体が挙げられ、これらの中で特にホスホン酸が好ましい。
(E)成分は、(A0−0)成分100質量部当り0.01〜5.0質量部の割合で用いられる。
(E) component In order to prevent sensitivity deterioration due to the blending with the (D) component, and to improve the resist pattern shape, retention stability, etc., as an optional component, an organic carboxylic acid or an oxo acid of phosphorus or its A derivative (E) (hereinafter referred to as “component (E)”) can be contained. In addition, (D) component and (E) component can also be used together, and any 1 type can also be used.
As the organic carboxylic acid, for example, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, salicylic acid and the like are suitable.
Phosphorus oxoacids or derivatives thereof include phosphoric acid, phosphoric acid di-n-butyl ester, phosphoric acid diphenyl ester and other phosphoric acid or derivatives thereof such as phosphonic acid, phosphonic acid dimethyl ester, phosphonic acid- Like phosphonic acids such as di-n-butyl ester, phenylphosphonic acid, phosphonic acid diphenyl ester, phosphonic acid dibenzyl ester and derivatives thereof, phosphinic acids such as phosphinic acid, phenylphosphinic acid and their esters Among these, phosphonic acid is particularly preferable.
The component (E) is used at a ratio of 0.01 to 5.0 parts by mass per 100 parts by mass of the (A0-0) component.

その他の任意成分
ネガ型レジスト組成物には、さらに所望により混和性のある添加剤、例えばレジスト膜の性能を改良するための付加的樹脂、塗布性を向上させるための界面活性剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤、染料などを適宜、添加含有させることができる。
Other optional components In the negative resist composition, if desired, there are further miscible additives such as an additional resin for improving the performance of the resist film, a surfactant for improving the coating property, and a dissolution inhibitor. Plasticizers, stabilizers, colorants, antihalation agents, dyes, and the like can be added and contained as appropriate.

[ポジ型レジスト組成物]
第2のレジスト層12を形成するポジ型レジスト組成物においては、上記第2のネガ型レジスト組成物と同様に、第1のレジスト層2を溶解しない有機溶剤を用いる。有機溶剤についての説明は上記第2のネガ型レジスト組成物と同様である。
[Positive resist composition]
In the positive resist composition for forming the second resist layer 12, an organic solvent that does not dissolve the first resist layer 2 is used, as in the second negative resist composition. The explanation of the organic solvent is the same as that of the second negative resist composition.

以下のポジ型レジスト組成物の説明において、用語の意義は以下の通りである。
「(α−低級アルキル)アクリル酸エステル」とは、メタクリル酸エステル等のα−低級アルキルアクリル酸エステルと、アクリル酸エステルの一方あるいは両方を意味する。ここで、「α−低級アルキルアクリル酸エステル」とは、アクリル酸エステルのα炭素原子に結合した水素原子が低級アルキル基で置換されたものを意味する。
「構成単位」とは、重合体を構成するモノマー単位を意味する。
「アクリル酸エステルから誘導される構成単位」とは、アクリル酸エステルのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「α−低級アルキルアクリル酸エステルから誘導される構成単位」とは、α−低級アルキルアクリル酸エステルのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位」とは、(α−低級アルキル)アクリル酸エステルのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
In the following description of the positive resist composition, the meanings of terms are as follows.
“(Α-Lower alkyl) acrylic acid ester” means one or both of an α-lower alkyl acrylic acid ester such as methacrylic acid ester and an acrylic acid ester. Here, the “α-lower alkyl acrylate ester” means that a hydrogen atom bonded to the α carbon atom of the acrylate ester is substituted with a lower alkyl group.
“Constituent unit” means a monomer unit constituting a polymer.
“A structural unit derived from an acrylate ester” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of an acrylate ester.
The “structural unit derived from an α-lower alkyl acrylate ester” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of an α-lower alkyl acrylate ester.
The “structural unit derived from (α-lower alkyl) acrylate ester” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of (α-lower alkyl) acrylate ester.

ポジ型レジスト組成物は、(A0’)酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分、及び(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分を含有するレジスト組成物であって、
前記(A0’)成分が、(A’)(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位を含有し、かつ酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分であると好ましい。
さらには、(A’)成分が、酸解離性溶解抑制基を含む(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位(a1’)と、極性基含有多環式基を含む(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位(a3’)を有することが好ましい。
The positive resist composition is a resist composition containing (A0 ′) a resin component whose alkali solubility is increased by the action of an acid, and (B) an acid generator component that generates an acid upon exposure,
The component (A0 ′) is preferably a resin component containing a structural unit derived from (A ′) (α-lower alkyl) acrylate ester and having increased alkali solubility by the action of an acid.
Furthermore, the component (A ′) includes a structural unit (a1 ′) derived from an (α-lower alkyl) acrylate ester containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group, and a polar group-containing polycyclic group (α It is preferable to have a structural unit (a3 ′) derived from -lower alkyl) acrylic acid ester.

・構成単位(a1’)
構成単位(a1’)において、α炭素原子に結合しているのは、水素原子または低級アルキル基である。
低級アルキル基としては、好ましくは炭素数1〜5の直鎖又は分岐状アルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられる。工業的にはメチル基が好ましい。
そして、中でも水素原子またはメチル基が好ましい。
・ Structural unit (a1 ′)
In the structural unit (a1 ′), a hydrogen atom or a lower alkyl group is bonded to the α carbon atom.
The lower alkyl group is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, and pentyl. Group, isopentyl group, neopentyl group and the like. Industrially, a methyl group is preferable.
Of these, a hydrogen atom or a methyl group is preferred.

構成単位(a1’)の酸解離性溶解抑制基は、露光前の(A’)成分全体をアルカリ不溶とするアルカリ溶解抑制性を有すると同時に、露光後に酸発生剤(B)から発生した酸の作用により解離し、この(A’)成分全体をアルカリ可溶性へ変化させる基である。
酸解離性溶解抑制基としては、例えばArFエキシマレーザーのレジスト組成物用の樹脂において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。一般的には、アクリル酸のカルボキシ基と環状又は鎖状の第3級アルキルエステルを形成する基、及び環状又は鎖状のアルコキシアルキルを形成する基が広く知られている。
The acid dissociable, dissolution inhibiting group of the structural unit (a1 ′) has an alkali dissolution inhibiting property that makes the entire component (A ′) before exposure insoluble in alkali, and at the same time, an acid generated from the acid generator (B) after exposure. It is a group that dissociates by the action of and changes the entire component (A ′) to alkali-soluble.
As the acid dissociable, dissolution inhibiting group, for example, a resin for resist composition of ArF excimer laser can be appropriately selected from those proposed in large numbers. In general, a group that forms a cyclic or chain tertiary alkyl ester with a carboxy group of acrylic acid and a group that forms a cyclic or chain alkoxyalkyl are widely known.

環状または鎖状のアルコキシアルキルエステルとは、カルボキシ基の水素原子がアルコキシアルキル基で置換されることによりエステルを形成しており、そのカルボニルオキシ基(−C(O)−O―)の末端の酸素原子に前記アルコキシアルキル基が結合している構造を示し、このアルコキシアルキルエステル基は酸が作用すると酸素原子とアルコキシアルキル基との間で結合が切断される。このような環状または鎖状のアルコキシアルキル基としては、1−メトキシメチル基、1−エトキシエチル基、1−イソプロポキシエチル、1−シクロヘキシルオキシエチル基、2−アダマントキシメチル基、1−メチルアダマントキシメチル基、4−オキソ−2−アダマントキシメチル基等が挙げられる。
鎖状の第3級アルキルエステルを形成する酸解離性溶解抑制基としては、例えばt−ブチル基、tert−アミル基等が挙げられる。
なお、構成単位(a1’)としては、環状、特に、「脂環式基を含有する酸解離性溶解抑制基」を含む構成単位が好ましい。脂環式基としては、単環、または多環のいずれでもよく、例えばArFレジスト等において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができるが、エッチング耐性の点からは多環の脂環式基が好ましい。また、脂環式基は炭化水素基が好ましく、飽和であることが好ましい。
単環の脂環式基としては、例えば、シクロアルカンから1個の水素原子を除いた基が挙げられる。多環の脂環式基としては、例えばビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどから1個の水素原子を除いた基などを例示できる。
具体的には、単環のものとしては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。多環のものとしては、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個の水素原子を除いた基などが挙げられる。
これらの中でもアダマンタンから1個の水素原子を除いたアダマンチル基、ノルボルナンから1個の水素原子を除いたノルボルニル基、トリシクロデカンからの1個の水素原子を除いたトリシクロデカニル基、テトラシクロドデカンから1個の水素原子を除いたテトラシクロドデカニル基が工業上好ましい。
The cyclic or chain alkoxyalkyl ester forms an ester by replacing the hydrogen atom of the carboxy group with an alkoxyalkyl group, and the terminal of the carbonyloxy group (—C (O) —O—) is formed. This shows a structure in which the alkoxyalkyl group is bonded to an oxygen atom, and this alkoxyalkyl ester group is cleaved between the oxygen atom and the alkoxyalkyl group when an acid acts. Examples of such cyclic or chain alkoxyalkyl groups include 1-methoxymethyl group, 1-ethoxyethyl group, 1-isopropoxyethyl, 1-cyclohexyloxyethyl group, 2-adamantoxymethyl group, 1-methyladamant Examples thereof include a xymethyl group and a 4-oxo-2-adamantoxymethyl group.
Examples of the acid dissociable, dissolution inhibiting group that forms a chain-like tertiary alkyl ester include a t-butyl group and a tert-amyl group.
In addition, as the structural unit (a1 ′), a structural unit including a cyclic group, in particular, an “acid dissociable, dissolution inhibiting group containing an alicyclic group” is preferable. The alicyclic group may be monocyclic or polycyclic, and can be appropriately selected and used from among many proposed, for example, ArF resists. Are preferred. The alicyclic group is preferably a hydrocarbon group and is preferably saturated.
Examples of the monocyclic alicyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from a cycloalkane. Examples of the polycyclic alicyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane and the like.
Specific examples of the monocyclic group include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group. Examples of the polycyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane.
Among these, an adamantyl group obtained by removing one hydrogen atom from adamantane, a norbornyl group obtained by removing one hydrogen atom from norbornane, a tricyclodecanyl group obtained by removing one hydrogen atom from tricyclodecane, and tetracyclo A tetracyclododecanyl group obtained by removing one hydrogen atom from dodecane is preferred industrially.

より具体的には、構成単位(a1’)は、下記一般式(I’)〜(III’)から選ばれる少なくとも1種であると好ましい。   More specifically, the structural unit (a1 ′) is preferably at least one selected from the following general formulas (I ′) to (III ′).

Figure 2006165328
[式中、Rは水素原子または低級アルキル基であり、R21は低級アルキル基である。]
Figure 2006165328
[Wherein, R 0 is a hydrogen atom or a lower alkyl group, and R 21 is a lower alkyl group. ]

Figure 2006165328
[式中、Rは水素原子または低級アルキル基であり、R22及びR23はそれぞれ独立に低級アルキル基である。]
Figure 2006165328
[Wherein, R 0 is a hydrogen atom or a lower alkyl group, and R 22 and R 23 are each independently a lower alkyl group. ]

Figure 2006165328
[式中、R24は第3級アルキル基である。]
Figure 2006165328
[Wherein R 24 represents a tertiary alkyl group. ]

は水素原子または低級アルキル基である。低級アルキル基としては、好ましくは炭素数1〜5の直鎖又は分岐状アルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられる。工業的にはメチル基が好ましい。そして、中でも水素原子またはメチル基が好ましい。
前記R21としては、炭素数1〜5の低級の直鎖又は分岐状のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。その中でも、メチル基、エチル基であることが工業的に入手が容易であることから好ましい。
R 0 is a hydrogen atom or a lower alkyl group. The lower alkyl group is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, and pentyl. Group, isopentyl group, neopentyl group and the like. Industrially, a methyl group is preferable. Of these, a hydrogen atom or a methyl group is preferred.
R 21 is preferably a lower linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and is a methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, pentyl group, isopentyl group. And neopentyl group. Among these, a methyl group and an ethyl group are preferable because they are easily available industrially.

前記R22及びR23は、それぞれ独立に、好ましくは炭素数1〜5の直鎖または分岐の低級アルキル基である。中でも、R22、R23が共にメチル基である場合が工業的に好ましく、具体的には、2−(1−アダマンチル)−2−プロピルアクリレートから誘導される構成単位を挙げることができる。 R 22 and R 23 are each independently preferably a linear or branched lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Among them, the case where both R 22 and R 23 are methyl groups is industrially preferable, and specific examples include structural units derived from 2- (1-adamantyl) -2-propyl acrylate.

また、前記R24は鎖状の第3級アルキル基または環状の第3級アルキル基であることが好ましい。鎖状の第3級アルキル基としては、例えばtert−ブチル基やtert−アミル基であり、tert−ブチル基である場合が工業的に好ましい。なお、第3級アルキル基とは、第3級炭素原子を有するアルキル基である。
環状の第3級アルキル基としては、前述の「脂環式基を含有する酸解離性溶解抑制基」で例示したものと同じであり、2−メチル−2−アダマンチル基、2−エチル−2−アダマンチル基、2−(1−アダマンチル)−2−プロピル基、1−エチルシクロヘキシル基、1−エチルシクロペンチル基、1−メチルシクロヘキシル基、1−メチルシクロペンチル基等を挙げることができる。
また、基−COOR24は、式中に示したテトラシクロドデカニル基の3または4の位置に結合していてよいが、結合位置は特定できない。また、アクリレート構成単位のカルボキシ基残基も同様に式中に示した8または9の位置に結合していてよいが、結合位置は特定できない。
R 24 is preferably a chain-like tertiary alkyl group or a cyclic tertiary alkyl group. The chain-like tertiary alkyl group is, for example, a tert-butyl group or a tert-amyl group, and the case where it is a tert-butyl group is industrially preferable. The tertiary alkyl group is an alkyl group having a tertiary carbon atom.
The cyclic tertiary alkyl group is the same as that exemplified in the aforementioned “acid dissociable, dissolution inhibiting group containing an alicyclic group”, and includes a 2-methyl-2-adamantyl group, 2-ethyl-2 -Adamantyl group, 2- (1-adamantyl) -2-propyl group, 1-ethylcyclohexyl group, 1-ethylcyclopentyl group, 1-methylcyclohexyl group, 1-methylcyclopentyl group and the like can be mentioned.
The group —COOR 24 may be bonded to the 3 or 4 position of the tetracyclododecanyl group shown in the formula, but the bonding position cannot be specified. Similarly, the carboxy group residue of the acrylate structural unit may be bonded to the position 8 or 9 shown in the formula, but the bonding position cannot be specified.

構成単位(a1’)は1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
構成単位(a1’)は、(A’)成分中の全構成単位の合計に対して、20〜60モル%、好ましくは30〜50モル%であり、35〜45モル%であることが最も好ましい。下限値以上とすることによってパターンを得ることができ、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
The structural unit (a1 ′) can be used alone or in combination of two or more.
The structural unit (a1 ′) is 20 to 60 mol%, preferably 30 to 50 mol%, most preferably 35 to 45 mol%, based on the total of all structural units in the component (A ′). preferable. A pattern can be obtained by setting it to the lower limit value or more, and balancing with other structural units can be achieved by setting it to the upper limit value or less.

・構成単位(a3’)
構成単位(a3’)により、(A’)成分全体の親水性が高まり、現像液との親和性が高まって、露光部でのアルカリ溶解性が向上し、解像性の向上に寄与する。
構成単位(a3’)において、α炭素原子に結合するのは、低級アルキル基、水素原子のうち、いずれでもよい。低級アルキル基については、上記と同様である。
極性基としては、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、アミノ基等が挙げられ、特に水酸基が好ましい。
多環式基としては、多環式の脂環式炭化水素基(多環式基)が挙げられる。該多環式基としては、構成単位(a1’)において例示したものと同様の多数の多環式基から適宜選択して用いることができる。
・ Structural unit (a3 ′)
By the structural unit (a3 ′), the hydrophilicity of the entire component (A ′) is increased, the affinity with the developer is increased, the alkali solubility in the exposed area is improved, and the resolution is improved.
In the structural unit (a3 ′), any of a lower alkyl group and a hydrogen atom may be bonded to the α carbon atom. The lower alkyl group is the same as described above.
Examples of the polar group include a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, and an amino group, and a hydroxyl group is particularly preferable.
Examples of the polycyclic group include a polycyclic alicyclic hydrocarbon group (polycyclic group). The polycyclic group can be appropriately selected from a large number of polycyclic groups similar to those exemplified in the structural unit (a1 ′).

構成単位(a3)としては、下記一般式(VIII’)〜(IX’)から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。     The structural unit (a3) is preferably at least one selected from the following general formulas (VIII ′) to (IX ′).

Figure 2006165328
[式中、Rは水素原子または低級アルキル基であり、n’は1〜3の整数である。]
Figure 2006165328
[Wherein, R 0 is a hydrogen atom or a lower alkyl group, and n ′ is an integer of 1 to 3.] ]

は上記と同様である。
これらの中でも、n’が1であり、水酸基がアダマンチル基の3位に結合しているものが好ましい。
R 0 is the same as above.
Among these, those in which n ′ is 1 and the hydroxyl group is bonded to the 3-position of the adamantyl group are preferable.

Figure 2006165328
[式中、Rは水素原子または低級アルキル基であり、kは1〜3の整数である。]
Figure 2006165328
[Wherein, R 0 is a hydrogen atom or a lower alkyl group, and k is an integer of 1 to 3. ]

は上記と同様である。
これらの中でも、kが1であるものが好ましい。また、シアノ基がノルボルニル基の5位又は6位に結合していることが好ましい。
また、前記第2のネガ型レジスト組成物の「フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基」で示した構成単位(a1)を用いることもでき、具体的には前記一般式(1)が、アルコール系溶剤への溶解性の点から最も好ましい。
R 0 is the same as above.
Among these, those in which k is 1 are preferable. Moreover, it is preferable that the cyano group is bonded to the 5th or 6th position of the norbornyl group.
In addition, the structural unit (a1) shown in the “alicyclic group having a fluorinated hydroxyalkyl group” of the second negative resist composition can also be used, specifically, the general formula (1 ) Is most preferable from the viewpoint of solubility in alcohol solvents.

構成単位(a3’)は1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
構成単位(a3’)は、(A’)成分を構成する全構成単位の合計に対して、10〜50モル%、好ましくは15〜40モル%含まれていると好ましく、20〜30モル%が最も好ましい。
下限値以上とすることによりリソグラフィー特性が向上し、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
The structural unit (a3 ′) can be used alone or in combination of two or more.
The structural unit (a3 ′) is preferably contained in an amount of 10 to 50 mol%, preferably 15 to 40 mol%, based on the total of all structural units constituting the component (A ′), and 20 to 30 mol%. Is most preferred.
Lithographic characteristics are improved by setting the value to the lower limit value or more, and balance with other structural units can be achieved by setting the upper limit value or less.

・その他の構成単位
(A’)成分は、前記構成単位(a1’)、(a3’)以外の構成単位を含んでいてもよいが、好適にはこれらの構成単位の合計が全構成単位中70モル%以上、好ましくは80モル%以上、最も好ましくは100モル%である。
前記構成単位(a1’)、(a3’)以外の構成単位としては、前記第2のネガ型レジスト組成物で示した、「ラクトン含有単環または多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位(a4)」と同様の構成単位(a2’)が挙げられる。
構成単位(a2’)の説明は、構成単位(a4)の説明と同じである。
構成単位(a2’)は1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
構成単位(a2’)は、(A’)成分中の全構成単位の合計に対して、20〜60モル%、好ましくは20〜50モル%含まれていると好ましく、30〜45モル%であることが最も好ましい。下限値以上とすることによりリソグラフィー特性が向上し、上限値以下とすることにより他の構成単位とのバランスをとることができる。
Other structural units The component (A ′) may contain structural units other than the structural units (a1 ′) and (a3 ′), but preferably the total of these structural units is in the total structural units. It is 70 mol% or more, preferably 80 mol% or more, and most preferably 100 mol%.
As the structural unit other than the structural units (a1 ′) and (a3 ′), “derived from an acrylate ester containing a lactone-containing monocyclic or polycyclic group” shown in the second negative resist composition. And a structural unit (a2 ′) similar to “the structural unit (a4)”.
The description of the structural unit (a2 ′) is the same as the description of the structural unit (a4).
The structural unit (a2 ′) can be used alone or in combination of two or more.
The structural unit (a2 ′) is contained in an amount of 20 to 60 mol%, preferably 20 to 50 mol%, preferably 30 to 45 mol%, based on the total of all the structural units in the component (A ′). Most preferably it is. Lithographic characteristics are improved by setting the value to the lower limit value or more, and balance with other structural units can be achieved by setting the upper limit value or less.

また、構成単位(a1’)、構成単位(a3’)および構成単位(a2’)以外の他の構成単位(a4’)を用いることもできる。この構成単位(a4’)としては、上述の構成単位(a1’)〜(a3’)に分類されない他の構成単位であれば特に限定するものではない。   In addition, a structural unit (a4 ') other than the structural unit (a1'), the structural unit (a3 '), and the structural unit (a2') can also be used. The structural unit (a4 ′) is not particularly limited as long as it is another structural unit that is not classified into the structural units (a1 ′) to (a3 ′).

例えば多環の脂環式炭化水素基を含み、かつ(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位等が好ましい。該多環の脂環式炭化水素基は、例えば、前記の構成単位(a1’)の場合に例示したものと同様のものを例示することができ、特にトリシクロデカニル基、アダマンチル基、テトラシクロドデカニル基、ノルボルニル基、イソボルニル基から選ばれる少なくとも1種以上であると、工業上入手し易い等の点で好ましい。
構成単位(a4’)として、具体的には、下記(X)〜(XII)の構造のものを例示することができる。
For example, a structural unit containing a polycyclic alicyclic hydrocarbon group and derived from an (α-lower alkyl) acrylate is preferable. Examples of the polycyclic alicyclic hydrocarbon group include those exemplified in the case of the structural unit (a1 ′), and in particular, tricyclodecanyl group, adamantyl group, tetra It is preferable in terms of industrial availability and the like that it is at least one selected from a cyclododecanyl group, a norbornyl group, and an isobornyl group.
Specific examples of the structural unit (a4 ′) include the following structures (X) to (XII).

Figure 2006165328
(式中、Rは水素原子又は低級アルキル基である)
この構成単位は、通常、5位又は6位の結合位置の異性体の混合物として得られる。
Figure 2006165328
(Wherein R 0 is a hydrogen atom or a lower alkyl group)
This structural unit is usually obtained as a mixture of isomers at the 5-position or 6-position.

Figure 2006165328
(式中、Rは水素原子又は低級アルキル基である)
Figure 2006165328
(Wherein R 0 is a hydrogen atom or a lower alkyl group)

Figure 2006165328
(式中、Rは水素原子又は低級アルキル基である)
Figure 2006165328
(Wherein R 0 is a hydrogen atom or a lower alkyl group)

は上記と同様である。
構成単位(a4’)を有する場合、構成単位(a4’)は、(A’)成分中、全構成単位の合計に対して1〜25モル%、好ましくは5〜20モル%の範囲で含まれていると好ましい。
R 0 is the same as above.
When the structural unit (a4 ′) is included, the structural unit (a4 ′) is contained in the component (A ′) in the range of 1 to 25 mol%, preferably 5 to 20 mol%, based on the total of all the structural units. It is preferable.

(A’)成分は1種または2種以上の樹脂から構成することができる。
そして、(A’)成分は、例えば各構成単位に係るモノマーを、例えばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)のようなラジカル重合開始剤を用いた公知のラジカル重合等によって重合させることによって得ることができる。
(A ') A component can be comprised from 1 type, or 2 or more types of resin.
The component (A ′) is obtained, for example, by polymerizing a monomer related to each structural unit by a known radical polymerization using a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN). Can do.

(A’)成分の質量平均分子量(ゲルパーミエーションクロマトグラフィによるポリスチレン換算質量平均分子量、以下同様。)は、例えば30000以下であり、20000以下であることが好ましく、12000以下であることがさらに好ましく、最も好ましくは10000以下とされる。
下限値は特に限定するものではないが、パターン倒れの抑制、解像性向上等の点で、好ましくは4000以上、さらに好ましくは5000以上とされる。
The weight average molecular weight (polystyrene equivalent weight average molecular weight by gel permeation chromatography, the same shall apply hereinafter) of the component (A ′) is, for example, 30000 or less, preferably 20000 or less, more preferably 12000 or less, Most preferably, it is 10,000 or less.
The lower limit is not particularly limited, but is preferably 4000 or more, and more preferably 5000 or more, from the viewpoint of suppressing pattern collapse and improving resolution.

また、(A0’)成分の好ましい質量平均分子量は(A’)成分と同様である。
(A0’)成分は1種または2種以上混合して用いることができる。そして、(A0’)成分は(A’)成分以外の樹脂を用いることもできる。
(A0’)成分の含有量は、形成しようとするレジスト膜厚に応じて調整すればよい。
Moreover, the preferable mass mean molecular weight of (A0 ') component is the same as that of (A') component.
The component (A0 ′) can be used alone or in combination. And (A0 ') component can also use resin other than (A') component.
What is necessary is just to adjust content of (A0 ') component according to the resist film thickness to form.

(B)成分
第2のネガ型レジスト組成物の説明と同様である。
(B) component It is the same as that of description of a 2nd negative resist composition.

(D)成分
第2のネガ型レジスト組成物の説明と同様である。
(E)成分
第2のネガ型レジスト組成物の説明と同様である。
(D) component It is the same as that of description of a 2nd negative resist composition.
(E) component It is the same as that of description of a 2nd negative resist composition.

その他任意成分
第2のネガ型レジスト組成物の説明と同様である。
Other optional components The same as described for the second negative resist composition.

[第1のネガ型レジスト組成物]
第1のネガ型レジスト組成物は、例えば第2のネガ型レジスト組成物と同様のものが用い得る。ただし、第1のネガ型レジスト組成物においては、第2のネガ型レジスト組成物の様に、第1のレジスト層2を溶解しない有機溶剤を用いるという制約がない。
そのため、上記第2のネガ型レジスト組成物にて説明したアルコール系溶剤、フッ素系有機溶剤等以外の有機溶剤を用いることも可能である。しかし、好ましくは第2のネガ型レジスト組成物に用いる有機溶剤を用いることが好ましく、第2のネガ型レジスト組成物の有機溶剤と同様、特に好ましくはアルコール系有機溶剤を用いることであり、さらに好ましくはイソブタノールおよび/またはn−ブタノールを用いることである。
上記第2のネガ型レジスト組成物にて説明したアルコール系溶剤、フッ素系有機溶剤等以外の有機溶剤としては、例えば、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。
例えば、γ−ブチロラクトン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソアミルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン類や、エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコール、またはジプロピレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテルまたはモノフェニルエーテルなどの多価アルコール類およびその誘導体や、ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類などを挙げることができる。
[First negative resist composition]
As the first negative resist composition, for example, the same one as the second negative resist composition can be used. However, in the first negative resist composition, there is no restriction that an organic solvent that does not dissolve the first resist layer 2 is used unlike the second negative resist composition.
Therefore, it is also possible to use an organic solvent other than the alcohol solvent, the fluorine organic solvent, etc. described in the second negative resist composition. However, it is preferable to use an organic solvent used in the second negative resist composition, and it is particularly preferable to use an alcohol-based organic solvent, like the organic solvent of the second negative resist composition. Preferably, isobutanol and / or n-butanol is used.
Examples of the organic solvent other than the alcohol-based solvent and the fluorine-based organic solvent described in the second negative resist composition are those that can dissolve each component to be used to form a uniform solution. Conventionally, one or two or more kinds of known solvents as chemically amplified resists can be appropriately selected and used.
For example, ketones such as γ-butyrolactone, acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl isoamyl ketone, 2-heptanone, ethylene glycol, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol, propylene glycol monoacetate, dipropylene glycol Or dipropylene glycol monoacetate monomethyl ether, monoethyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether and other polyhydric alcohols and derivatives thereof, cyclic ethers such as dioxane, methyl lactate, lactic acid Ethyl (EL), methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methoxy Methyl propionate, esters such as ethyl ethoxypropionate can be exemplified.

また、これらの中では、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)と極性溶剤とを混合した混合溶媒は好ましい。その配合比(質量比)は、PGMEAと極性溶剤との相溶性等を考慮して適宜決定すればよいが、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2の範囲内とすることが好ましい。
より具体的には、極性溶剤としてELを配合する場合は、PGMEA:ELの質量比が好ましくは2:8〜8:2、より好ましくは3:7〜7:3であると好ましい。
また、有機溶剤として、その他には、PGMEA及びELの中から選ばれる少なくとも1種とγ−ブチロラクトンとの混合溶剤も好ましい。この場合、混合割合としては、前者と後者の質量比が好ましくは70:30〜95:5とされる。
Among these, a mixed solvent obtained by mixing propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and a polar solvent is preferable. The blending ratio (mass ratio) may be appropriately determined in consideration of the compatibility between PGMEA and the polar solvent, preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. It is preferable to be within the range.
More specifically, when EL is blended as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: EL is preferably 2: 8 to 8: 2, more preferably 3: 7 to 7: 3.
In addition, as the organic solvent, a mixed solvent of at least one selected from PGMEA and EL and γ-butyrolactone is also preferable. In this case, the mixing ratio of the former and the latter is preferably 70:30 to 95: 5.

本発明のレジストパターンの形成方法においては、上述の様に第2のレジスト層を形成するものとして、特定の有機溶媒に溶解した第2のネガ型レジスト組成物またはポジ型レジスト組成物を用いることにより、下層に密パターンを形成し、上層に疎パターンを形成するレジストパターンの形成方法において、ミキシングを抑制でき、良好な形状のレジストパターンの形成方法を提供することができる。   In the resist pattern forming method of the present invention, the second negative resist composition or the positive resist composition dissolved in a specific organic solvent is used as the second resist layer as described above. Thus, in the resist pattern forming method in which a dense pattern is formed in the lower layer and a sparse pattern is formed in the upper layer, mixing can be suppressed, and a resist pattern forming method having a favorable shape can be provided.

[参考例]
(第2のレジスト層に用いるポジ型レジスト組成物の調整)
樹脂成分として、下記化学式で表される樹脂1を100質量部、酸発生剤としてトリフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネートを5.0質量部、含窒素有機化合物としてトリエタノールアミンを0.45質量部を有機溶剤としてイソブタノールに溶解して固形分濃度6質量%のポジ型レジスト組成物とした。
[Reference example]
(Adjustment of positive resist composition used for second resist layer)
As a resin component, 100 parts by mass of resin 1 represented by the following chemical formula, 5.0 parts by mass of triphenylsulfonium nonafluorobutane sulfonate as an acid generator, and 0.45 parts by mass of triethanolamine as a nitrogen-containing organic compound A positive resist composition having a solid content concentration of 6% by mass was dissolved in isobutanol as an organic solvent.

Figure 2006165328
樹脂1(質量平均分子量9800、分散度(質量平均分子量/数平均分子量)1.4、l/m=/48/52(モル比))
Figure 2006165328
Resin 1 (mass average molecular weight 9800, dispersity (mass average molecular weight / number average molecular weight) 1.4, l / m = / 48/52 (molar ratio))

(第1又は第2のレジスト層に用いるネガ型レジスト組成物の調整)
樹脂成分として、下記化学式で表される樹脂2を100質量部、酸発生剤としてトリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネートを2.0質量部、及び含窒素有機化合物としてトリエタノールアミンを0.1質量部を有機溶剤としてイソブタノールに溶解して固形分濃度6質量%のネガ型レジスト組成物とした。
(Adjustment of negative resist composition used for first or second resist layer)
As a resin component, 100 parts by mass of resin 2 represented by the following chemical formula, 2.0 parts by mass of triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate as an acid generator, and 0.1 parts by mass of triethanolamine as a nitrogen-containing organic compound A negative resist composition having a solid content of 6% by mass was dissolved in isobutanol as an organic solvent.

Figure 2006165328
樹脂2(質量平均分子量5400、分散度(質量平均分子量/数平均分子量)2.0、l/m/n=50/17/33(モル比))
Figure 2006165328
Resin 2 (mass average molecular weight 5400, dispersity (mass average molecular weight / number average molecular weight) 2.0, l / m / n = 50/17/33 (molar ratio))

[実施例1]
有機系反射防止膜組成物「ARC−29」(商品名、ブリューワサイエンス社製)を、スピンナーを用いて8インチシリコンウェーハ上に塗布し、ホットプレート上で215℃、60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚77nmの有機系反射防止膜を形成した。
そして、参考例で調整したネガ型レジスト組成物をスピンナーを用いて塗布した後、ホットプレート上で80℃で60秒間でプレベーク(PAB)し、乾燥することにより、膜厚200nmレジスト層を形成した。ついで、ArF露光装置NSR−S302(ニコン社製;NA(開口数)=0.60,2/3輪帯照明)により、ArFエキシマレーザー(193nm)を、マスクパターンを介して選択的に照射した。そして、100℃で60秒間PEB処理し、さらに23℃にて2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で60秒間パドル現像し、その後20秒間水洗して乾燥することで、140nmの1:1のデンス(密)コンタクトホールパターンを形成した。
次に、形成した前記デンスホールパターン上に、前記参考例で調整したポジ型レジスト組成物を、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で115℃で60秒間でプレベーク(PAB)し、乾燥することにより、膜厚200nmレジスト層を形成した。その際に、下層のレジスト層とミキシングは発生していなかった。ついで、ArF露光装置NSR−S302(ニコン社製;NA(開口数)=0.60,σ=0.75)により、ArFエキシマレーザー(193nm)を、マスクパターンを介して選択的に照射した。
そして、100℃で60秒間PEB処理し、さらに23℃にて2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で60秒間パドル現像し、その後20秒間水洗して乾燥して140nmの1:1のデンス(密)コンタクトホールパターンと、ホールの幅が140nmの疎パターンとを共に有する疎密混在パターンを形成することができた。
[Example 1]
An organic antireflection film composition “ARC-29” (trade name, manufactured by Brewer Science) is applied onto an 8-inch silicon wafer using a spinner, and baked on a hot plate at 215 ° C. for 60 seconds to be dried. Thereby, an organic antireflection film having a thickness of 77 nm was formed.
And after apply | coating the negative resist composition prepared by the reference example using a spinner, it prebaked (PAB) for 60 second at 80 degreeC on the hotplate, and dried, and formed the 200-nm-thick resist layer. . Next, an ArF excimer laser (193 nm) was selectively irradiated through the mask pattern by an ArF exposure apparatus NSR-S302 (Nikon Corp .; NA (numerical aperture) = 0.60, 2/3 annular illumination). . Then, PEB treatment at 100 ° C. for 60 seconds, paddle development with an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide solution at 23 ° C. for 60 seconds, and then washing with water for 20 seconds and drying to obtain a 140 nm 1: 1 The dense (dense) contact hole pattern was formed.
Next, the positive resist composition prepared in the above reference example is applied onto the formed dense hole pattern using a spinner, pre-baked (PAB) at 115 ° C. for 60 seconds, and dried. As a result, a 200 nm thick resist layer was formed. At that time, mixing with the underlying resist layer was not generated. Next, ArF excimer laser (193 nm) was selectively irradiated through the mask pattern by an ArF exposure apparatus NSR-S302 (manufactured by Nikon Corporation; NA (numerical aperture) = 0.60, σ = 0.75).
Then, PEB treatment at 100 ° C. for 60 seconds, paddle development with a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C. for 60 seconds, followed by washing with water for 20 seconds and drying to a 140 nm 1: 1 dense A dense / dense mixed pattern having both a (dense) contact hole pattern and a sparse pattern with a hole width of 140 nm could be formed.

[実施例2]
有機系反射防止膜組成物「ARC−29」(商品名、ブリューワサイエンス社製)を、スピンナーを用いて8インチシリコンウェーハ上に塗布し、ホットプレート上で215℃、60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚77nmの有機系反射防止膜を形成した。
そして、参考例で調整したネガ型レジスト組成物をスピンナーを用いて塗布した後、ホットプレート上で80℃で60秒間でプレベーク(PAB)し、乾燥することにより、膜厚200nmレジスト層を形成した。ついで、ArF露光装置NSR−S302(ニコン社製;NA(開口数)=0.60,2/3輪帯照明)により、ArFエキシマレーザー(193nm)を、マスクパターンを介して選択的に照射した。そして、100℃で60秒間PEB処理し、さらに23℃にて2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で60秒間パドル現像し、その後20秒間水洗して乾燥することで、140nmの1:1のデンス(密)コンタクトホールパターンを形成した。
次に、形成した前記デンスホールパターン上に、前記参考例で調整したネガ型レジスト組成物を、スピンナーを用いて塗布した後、ホットプレート上で80℃で60秒間でプレベーク(PAB)し、乾燥することにより、膜厚200nmレジスト層を形成した。その際に、下層のレジスト層とミキシングは発生していなかった。ついで、ArF露光装置NSR−S302(ニコン社製;NA(開口数)=0.60,2/3輪帯照明)により、ArFエキシマレーザー(193nm)を、マスクパターンを介して選択的に照射した。そして、100℃で60秒間PEB処理し、さらに23℃にて2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で60秒間パドル現像し、その後20秒間水洗して乾燥することで、140nmの1:1のデンス(密)コンタクトホールパターンと、ホールの幅が140nmの疎パターンとを共に有する疎密混在パターンを形成することができた。
[Example 2]
An organic antireflection film composition “ARC-29” (trade name, manufactured by Brewer Science) is applied onto an 8-inch silicon wafer using a spinner, and baked on a hot plate at 215 ° C. for 60 seconds to be dried. Thereby, an organic antireflection film having a thickness of 77 nm was formed.
And after apply | coating the negative resist composition prepared by the reference example using a spinner, it prebaked (PAB) for 60 second at 80 degreeC on the hotplate, and dried, and formed the 200-nm-thick resist layer. . Next, an ArF excimer laser (193 nm) was selectively irradiated through the mask pattern by an ArF exposure apparatus NSR-S302 (Nikon Corp .; NA (numerical aperture) = 0.60, 2/3 annular illumination). . Then, PEB treatment at 100 ° C. for 60 seconds, paddle development with an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide solution at 23 ° C. for 60 seconds, and then washing with water for 20 seconds and drying to obtain a 140 nm 1: 1 The dense (dense) contact hole pattern was formed.
Next, on the formed dense hole pattern, the negative resist composition prepared in the above Reference Example was applied using a spinner, and then pre-baked (PAB) at 80 ° C. for 60 seconds on a hot plate, and then dried. As a result, a 200 nm thick resist layer was formed. At that time, mixing with the underlying resist layer was not generated. Next, an ArF excimer laser (193 nm) was selectively irradiated through the mask pattern by an ArF exposure apparatus NSR-S302 (Nikon Corp .; NA (numerical aperture) = 0.60, 2/3 annular illumination). . Then, PEB treatment at 100 ° C. for 60 seconds, paddle development with an aqueous 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide solution at 23 ° C. for 60 seconds, and then washing with water for 20 seconds and drying to obtain a 140 nm 1: 1 Thus, a dense and dense contact hole pattern and a sparse and dense mixed pattern having both a sparse pattern with a hole width of 140 nm could be formed.

この様に、本発明に係る実施例ではミキシングを防ぐことができ、実用的なレジストパターンを形成することができた。   Thus, in the example according to the present invention, mixing could be prevented and a practical resist pattern could be formed.

図1(a)は第1の態様の手順の例(プロセス1)のフローを示した説明図、図1(b)は第2の態様の手順の例(プロセス2)のフローを示した説明図。FIG. 1A is an explanatory diagram showing a flow of an example procedure (process 1) of the first aspect, and FIG. 1B is an explanatory diagram showing a flow of an example procedure (process 2) of the second aspect. Figure. プロセス1の説明図(断面図)。Explanatory drawing (sectional drawing) of the process 1. FIG. プロセス2の説明図(断面図)。Explanatory drawing (sectional drawing) of the process 2. FIG. プロセス1または2を経て密パターンと疎パターンを形成した後の状態を示した平面図。The top view which showed the state after forming a dense pattern and a sparse pattern through the process 1 or 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・基板、2・・・第1のレジスト層(下層)、2a・・・ホール、2a’・・・露光部、12・・・第2のレジスト層(上層)、12a・・・ホール、12a’・・・露光部、3、13・・・マスク、2b・・・未露光部、12b・・・未露光部

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Board | substrate, 2 ... 1st resist layer (lower layer), 2a ... hole, 2a '... exposure part, 12 ... 2nd resist layer (upper layer), 12a ... Hole, 12a '... exposed part, 3, 13 ... mask, 2b ... unexposed part, 12b ... unexposed part

Claims (8)

下記(i)〜(ii)の工程
(i)基板上に第1のネガ型レジスト組成物を用いて第1のレジスト層を形成し、密パターンを形成する為に選択的に露光する工程
(ii)該第1のレジスト層の上に第2のネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物を用いて第2のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、第1のレジスト層と第2のレジスト層を同時に現像して、前記第1のレジスト層の未露光部の一部を露出させる工程
を含むレジストパターンの形成方法であって、
前記第2のネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物として、第1のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解したネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法。
Steps (i) to (ii) below (i) A step of forming a first resist layer on a substrate using a first negative resist composition and selectively exposing to form a dense pattern ( ii) forming a second resist layer on the first resist layer using a second negative resist composition or a positive resist composition, and selectively exposing the first resist layer; A method for forming a resist pattern, comprising: simultaneously developing a second resist layer to expose a part of an unexposed portion of the first resist layer,
A resist pattern comprising a negative resist composition or a positive resist composition dissolved in an organic solvent that does not dissolve the first resist layer as the second negative resist composition or the positive resist composition. Forming method.
下記(i’)〜(ii’)の工程
(i’)基板上にネガ型レジスト組成物を用いて第1のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して該第1のレジスト層に密パターンを形成する工程
(ii’)該第1のレジスト層の密パターン上に第2のネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物を用いて第2のレジスト層を形成し、選択的に露光した後、現像して前記密パターンの一部を埋め込む工程
を含むレジストパターンの形成方法であって、
前記第2のネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物として、第1のレジスト層を溶解しない有機溶剤に溶解したネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物を用いることを特徴とするレジストパターンの形成方法。
Steps (i ′) to (ii ′) below (i ′) A first resist layer is formed on a substrate using a negative resist composition, selectively exposed, developed, and then developed. Forming a dense pattern on the resist layer (ii ′) forming a second resist layer on the dense pattern of the first resist layer using a second negative resist composition or a positive resist composition; A resist pattern forming method including a step of selectively exposing and developing to embed a part of the dense pattern,
A resist pattern comprising a negative resist composition or a positive resist composition dissolved in an organic solvent that does not dissolve the first resist layer as the second negative resist composition or the positive resist composition. Forming method.
請求項1または2に記載のレジストパターンの形成方法において、前記第1のレジスト層を溶解しない有機溶剤がアルコール系溶剤を含むレジストパターンの形成方法。   3. The method of forming a resist pattern according to claim 1, wherein the organic solvent that does not dissolve the first resist layer includes an alcohol solvent. 請求項3に記載のレジストパターンの形成方法において、前記アルコール系溶剤がイソブタノールおよび/またはn−ブタノールであるレジストパターンの形成方法。   4. The method of forming a resist pattern according to claim 3, wherein the alcohol solvent is isobutanol and / or n-butanol. 請求項1〜4のいずれか一項に記載のレジストパターンの形成方法において、
第1のネガ型レジスト組成物と第2のネガ型レジスト組成物の一方あるいは両方が、(A0−0)アルカリ可溶性樹脂、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分、および(C)架橋剤成分を含有するネガ型レジスト組成物であるレジストパターンの形成方法。
In the formation method of the resist pattern as described in any one of Claims 1-4,
One or both of the first negative resist composition and the second negative resist composition are (A0-0) an alkali-soluble resin, (B) an acid generator component that generates an acid upon exposure, and (C). A method for forming a resist pattern, which is a negative resist composition containing a crosslinking agent component.
前記(A0−0)成分が、(A0)少なくともフッ素化されたヒドロキシアルキル基と、脂環式基とを含有する樹脂成分である請求項5記載のレジストパターン形成方法。   The resist pattern forming method according to claim 5, wherein the (A0-0) component is a resin component containing (A0) at least a fluorinated hydroxyalkyl group and an alicyclic group. 前記(A0)成分が、(A)フッ素化されたヒドロキシアルキル基を有する脂環式基を含有する構成単位(a1)と、アクリル酸エステルから誘導される構成単位であって、水酸基含有脂環式基を含む構成単位(a2)とを有する樹脂成分である請求項6記載のレジストパターン形成方法。   The component (A0) is a structural unit (a1) containing (A) an alicyclic group having a fluorinated hydroxyalkyl group and a structural unit derived from an acrylate ester, the hydroxyl group-containing alicyclic ring The resist pattern forming method according to claim 6, which is a resin component having a structural unit (a2) containing a formula group. 請求項1〜7のいずれか一項に記載のレジストパターンの形成方法において、
前記ポジ型レジスト組成物が、(A’)(α−低級アルキル)アクリル酸エステルから誘導される構成単位を含有し、かつ酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分を含むポジ型レジスト組成物であるレジストパターンの形成方法。

In the formation method of the resist pattern as described in any one of Claims 1-7,
The positive resist composition comprises (A ′) a resin component containing a structural unit derived from (α-lower alkyl) acrylic acid ester and having increased alkali solubility by the action of an acid; and (B) exposure. A method for forming a resist pattern, which is a positive resist composition containing an acid generator component that generates an acid.

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